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Giáo trình Vật liệu kỹ thuật - Cực hay

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Giáo trình Vật liệu kỹ thuật - Cực hay

  1. 1. MÅÍ ÂÁÖU Trong lëch sæí phaït triãøn cuía xaî häüi loaìi ngæåìi chuïng ta âaî sæí duûng ráút nhiãöu loaûi váût liãûu khaïc nhau, våïi tênh nàng sæí duûng cuía chuïng caìng ngaìy caìng cao hån. Âáöu tiãn laì thåìi kyì âäö âaï, sau âoï tiãún âãún thåìi âaûi âäö âäöng, âäö sàõt.v .v. Cho âãún ngaìy nay laì mäüt loaût caïc loaûi váût liãûu måïi nhæ : composit, ceramit, pälyme. v.v. Caïc loaûi váût liãûu naìy (âàûc biãût laì kim loaûi & håüp kim, cuìng våïi caïc loaûi váût liãûu måïi) âaî goïp pháön thuïc âáøy sæû phaït triãøn cuía xaî häü loaìi ngæåìi mäüt caïch nhanh choïng. Ngaìy nay trong caïc lénh væûc cäng nghiãûp, quäúc phoìng, âåìi säúng...âoìi hoíi váût liãûu sæí duûng cáön phaíi coï ráút nhiãöu tênh cháút khaïc nhau. Vê duû : khi thç cáön coï tênh dáùn âiãûn ráøt cao âãø duìng trong ngaình âiãûn læûc, luïc laûi yãu cáöu coï âäü cæïng låïn âãø laìm caïc loaûi duûng cuû càõt goüt kim loaûi, khi laûi cáön coï âäü bãön låïn âãø laìm caïc cáúu kiãûn xáy dæûng, hoàûc phaíi coï tênh deío cao âãø caïn, dáûp, keïo nguäüi, hay cáön âäü bãön cao nhæng khäúi læåüng riãng nhoí âãø duìng trong cäng nghiãûp haìng khäng...Táút caí caïc yãu cáöu naìy âãöu coï thãø âæåüc âaïp æïng båíi váût liãûu kim loaûi cuîng nhæ caïc loaûi váût liãûu måïi. Män váût liãûu hoüc seî trang bë cho sinh viãn nhæîng kiãún thæïc cå baín cuía caïc loaûi váût liãûu chênh : tinh thãø, caïc håüp kim, baïn dáùn vaì ion, cäüng hoïa trë ... cuîng nhæ kiãún thæïc vãö xæí lyï nhiãût cuía chuïng. Muûc âêch cuía män hoüc naìy giuïp cho sinh viãn hiãøu roî caïc loaûi váût liãûu khaïc nhau dæûa trãn mäúi quan hãû giæîa cáúu truïc (liãn kãút hoïa hoüc, kiãøu maûng tinh thãø) vaì cå lyï tênh, thæûc haình âæåüc caïc thê nghiãûm cå baín âãø xaïc âënh cå tênh cuía váût liãûu vaì biãút læûa choün váût liãûu phuì håüp nháút âaïp æïng nhu cáöu sæí duûng sau naìy. Khi nghiãn cæïu mäüt váût liãûu báút kyì chuïng ta âãöu dæûa vaìo bäún cæûc cå baín sau âáy : Kãút cáúu cuía cáúu truïc, caïc tênh cháút, sæû täøng håüp caïc phæång phaïp gia cäng vaì hiãûu quaí sæí duûng cuía noï. Mäüt saín pháøm coï thãø gäöm haìng chuûc loaûi váût liãûu khaïc nhau taûo nãn. Vê duû ä tä RENAULT CLIO 1,2 RN cuía Phaïp gäöm mæåìi mäüt loaûi váût liãûu sau âáy taûo nãn : 1- Theïp táúm 40,9% 2-Theïp hçnh 10,9% 2-Gang 11,3% 4-Håüp kim nhäm 4,2% 5-Caïc kim loaûi maìu khaïc 3,9% 6-Cháút deío 10,2% 7-Cháút deío âaìn häöi 3,4% 8-Váût liãûu hæîu cå khaïc 3,4% 9-Thuíy tinh 4,2% 10-Sån 1,7% 11-Cháút loíng 5,9% Yãu cáöu cuía ngæåìi kyî sæ caïc ngaình cå khê ngoaìi khaí năng hiãøu biãút vãö chuyãn män sáu cuía ngaình hoüc, coìn phaíi nàõm âæåüc nhæîng tênh cháút cå baín cuía caïc loaûi váût liãûu âãø tæì âoï coï thãø sæí duûng mäüt caïch håüp lyï nháút nhàòm náng cao tuäøi thoü cuía maïy moïc, cäng trçnh, haû giaï thaình saín pháøm ... Män hoüc naìy kãú thæìa kiãún thæïc cuía khaï nhiãöu caïc lénh væûc khaïc nhau : tinh thãø hoüc, cå læåüng tæí, váût lyï tia rån ghen, àn moìn vaì baío vãû kim loaûi ...do âoï khäúi læåüng kiãún thæïc khaï låïn vaì coï nhiãöu màût. Vç váûy âoìi hoíi ngæåìi hoüc phaíi nàõm væîng caïc kiãún thæïc cå baín vãö váût liãûu vaì thæûc haình nghiãm tuïc caïc thê nghiãûm. Khi nghiãn cæïu män hoüc naìy phaíi nàõm chàõc mäúi quan hãû giæîa thaình pháön hoïa hoüc, cáúu truïc vaì tênh cháút cuía váût liãûu. Báút kyì sæû thay âäøi naìo cuía thaình pháön hoïa hoüc vaì cáúu truïc seî dáùn tåïi sæû biãún âäøi cuía tênh cháút váût liãûu. 1
  2. 2. CHÆÅNG 1 : CÁÚU TAÛO CUÍA KIM LOAÛI VAÌ HÅÜP KIM Trong baíng tuáön hoaìn caïc nguyãn täú hoaï hoüc cuía Menâãlãep , hiãûn taûi coï hån 100 nguyãn täú thç caïc nguyãn täú kim loaûi chiãúm hån 3/4 . Trong chæång naìy chuïng ta seî nghiãn cæïu cáúu truïc cuía maûng tinh thãø , sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí vaì máût âäü cuía chuïng cuîng nhæ khoaíng caïch giæîa caïc màût tinh thãø . 1.1.CÁÚU TAÛO MAÛNG TINH THÃØ LYÏ TÆÅÍNG CUÍA KIM LOAÛI NGUYÃN CHÁÚT : 1.1.1. Khaïi niãûm vaì âàûc âiãøm cuía kim loaûi : 1- Âënh nghéa : Kim loaûi laì váût thãø saïng , deío , coï thãø reìn âæåüc , coï tênh dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût cao . Báút cæï kim loaûi naìo bãö màût chæa bë ä xy hoaï âãöu coï veí láúp laïnh saïngì ta thæåìng goüi laì aïnh kim .Háöu hãút caïc kim loaûi âãöu deío , coï thãø keïo såüi , daït moíng dãù daìng , dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût täút . Tuy váûy khäng phaíi táút caí caïc kim loaûi âãöu thoaí maîn nhæîng tênh cháút trãn . Vê duû : stibi (Sb) ráút doìn khäng thãø reìn âæåüc , pradeodim (Pr) dáùn âiãûn ráút keïm . Tiãu chuáøn âãø phán biãût kim loaûi vaì phi kim laì hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí . Kim loaûi coï hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí dæång (khi nhiãût âäü tàng thç âiãûn tråí tàng) coìn våïi phi kim loaûi thç hãû säú naìy ám (khi nhiãût âäü tàng âiãûn tråí giaím). t0 C Âäüdáùnâiãûn t0 C Âäüdáùnâiãûn Hçnh 1.1- Hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí. a) Kim loaûi b) Phi kim loaûi Ta coï thãø giaíi thêch caïc âàûc âiãøm cuía kim loaûi dæûa vaìo lyï thuyãút cäø âiãøn vãö cáúu taûo nguyãn tæí . Kim loaûi coï aïnh kim laì do khi coï aïnh saïng chiãúu vaìo thç âiãûn tæí seî háúp thuû nàng læåüng . Do âoï noï coï nàng læåüng cao hån, bë kêch thêch vaì nhaíy lãn phán mæïc nàng læåüng trãn . Taûi mæïc nàng læåüng naìy laì khäng äøn âënh do âoï âiãûn tæí chè täön taûi mäüt thåìi gian ráút ngàõn vaì sau âoï tråí vãö mæïc nàng læåüng cuî . Khi âoï chuïng thaíi båït pháön nàng læåüng dæåïi daûng bæïc xaû vaì laìm cho kim loaûi coï veí láúp laïnh saïng . Tênh dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût cuîng coï thãø giaíi thêch tæång tæû . Coìn tênh deío coï thãø giaíi thêch dæûa vaìo liãn kãút kim loaûi . 2. Phán loaûi kim loaûi : Trong thæûc tãú täön taûi nhiãöu phæång phaïp phán loaûi kim loaûi, âáy laì mäüt trong nhæîng nhæîng phæång phaïp thæåìng sæí duûng nháút . a- Theo khäúi læåüüng riãng: kim loaûi âæåüc chia laìm hai nhoïm : kim loaûi nheû vaì kim loaûi nàûng 2
  3. 3. Kim loaûi nàûng laì caïc kim loaûi coï khäúi læåüng riãng låïn hån 5 g/cm3 . Vê duû nhæ sàõt (ϒ = 7,8) , vaìng (ϒ = 19,5) , thuíy ngán (ϒ = 13,1) ... Kim loaûi nheû laì caïc kim loaûi coï khäúi læåüng riãng nhoí hån 5 g/cm3 . Vê duû nhæ nhäm (ϒ = 2,7) , ti tan (ϒ = 4,5) , man gan (ϒ = 1,73 ) ... b - Theo nhiãût âäü noïng chaíy : kim loaûi âæåüc chia laìm hai nhoïm Kim loaûi coï nhiãût âäü noïng chaíy cao : sàõt (1539o C) , vonphram (3410o C) , titan (1668o C), âäöng (1085o C) Kim loaûi coï nhiãût âäü noìng chaíy tháúp : chç (327o C) , nhäm ( 657o C) , stibi (631o C) ... c - Theo tênh cháút hoaût âäüng : Kim loaûi kiãöm : natri ,kali, liti ... Kim loaûi chuyãøn tiãúp : sàõt , cräm ,mangan ,vanadi ... 1.1.2. Liãn kãút kim loaûi : Trong kim loaûi pháön låïn caïc nguyãn tæí nhæåìng båït âiãûn tæí âãø tråí thaình ion dæång coìn caïc âiãûn tæí tråí thaình âiãûn tæí tæû do . Caïc âiãûn tæí naìy khäng bë chi phäúi båíi mäüt nguyãn tæí naìo caí . Giæîa caïc ion dæång våïi nhau vaì caïc âiãûn tæí våïi nhau seî täön taûi læûc âáøy , giæîa ion vaì âiãûn tæí sinh ra læc huït . Sæû cán bàòng giæîa caïc læûc naìy laì cå såí cuía liãn kãút kim loaûi . Âáy laì daûng liãn kãút quan troüng cuía kim loaûi, nhåì mäúi liãn kãút naìy maì kim loaûi coï tênh deío ráút cao . + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - Hçnh 1.2- Liãn kãút kim loaûi. 1.1.3. Caïc tênh cháút cuía kim loaûi : Trong pháön naìy ta chè nghiãn cæïu caïc tênh cháút âæåüc sæí duûng trong cå khê laì chuí yãúu . Ngoaìi ra coìn xem xeït thãm mäüt vaìi tênh cháút khaïc. 1-Cå tênh : Nhiãöu kim loaûi coï cå tênh täøng håüp täút thoía maîn caïc yãu cáöu chãú taûo trong cå khê . Nhæng trong thæûc tãú háöu nhæ khäng sæí duûng kim loaûi nguyãn cháút maì chuí yãúu laì duìng håüp kim . Cå tênh cuía kim loaûi vaì håüp kim âæåüc âaïnh giaï bàòng nhæîng chè tiãu sau âáy : *Âäü bãön ténh : xaïc âënh bàòng giåïi haûn bãön σ b ,giåïi haûn chaíy σc vaì giåïi haûn âaìn häöi σâh. Âån vë âo theo hãû SI laì N/m2 , nhæng âån vë naìy quaï nhoí nãn thæåìng duìng MN/m2 hay MPa (trong thæûc tãú hay duìng KG/mm2 ) *Âäü cæïng : âæåüc xaïc âënh bàòng caïc loaûi âäü cæïng Brinen (HB), Rockwell (HRA,HRB,HRC) vaì Vicker (HV) *Âäü deío : xaïc âënh bàòng âäü daîn daìi tæång âäúi δ % vaì âäü thàõt tyí âäúi Ψ % *Âäü dai : xaïc âënh bàòng cäng phaï huíy mäüt âån vë tiãút diãûn máùu , thæåìng kyï hiãûu ak, âån vë âo kj/m2 . 3
  4. 4. 4
  5. 5. 2-Lyï tênh : caïc tênh cháút váût lyï cuía kim loaûi cuîng âæåüc æïng duûng ráút phäø biãún : laìm dáy dáùn âiãûn ,nam chám , váût liãûu dáùn nhiãût ... 3- Hoïa tênh : caïc kim loaûi thæåìng taïc duûnh maûnh våïi caïc nguyãn täú phi kim loaûi vaì bë phaï huíy trong khäng khê áøm. 4-Tênh cäng nghãû : laì khaí nàng chëu caïc daûng gia cäng : âuïc ,reìn dáûp ,caïn,càõt goüt...Mäüt kim loaûi khäng thãø âäöng thåìi coï táút caí caïc tênh cäng nghãû âãöu täút.Vê duû : nãúu âuïc täút thç dáûp seî keïm ... Kim loaûi duì ráút quyï nhæng nãúu tinh cäng nghãû xáúu thç khäng thãø sæí duûng trong lénh væûc cå khê . 1.1.4. Cáúu taûo maûng tinh thãø cuía kim loaûi nguyãn cháút : 1- Caïc khaïi niãûm cå baín a-Màût tinh thãø : trong kim loaûi caïc nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû , tæïc laì chuïng âãöu nàòm trãn nhæîng màût phàóng song song vaì caïch âãöu nhau goüi laì màût tinh thãø .Táûp håüp vä säú caïc màût nhæ váûy taûo nãn maûng tinh thãø . b-Khäúi cå såí (coìn goüi laì ä cå baín) : laì pháön nhoí nháút âàûc træng cho mäüt loaûi maûng tinh thãø .Coï thãø xem nhæ maûng tinh thãø laì do vä säú caïc khäúi cå såí xãúp liãn tiãúp nhau taûo nãn. c-Thäng säú maûng (coìn goüi laì hàòng säú maûng) : laì khoaíng caïch giæîa hai nguyãn tæí trãn mäüt caûnh cuía khäúi cå såí .Thäng säú maûng laì kêch thæåïc cå baín cuía maûng tinh thãø, tæì âoï coï thãø suy ra caïc khoaíng caïch báút kyì trong maûng .Âån vë âo thäng säú maûng laì kx (nano meït) hay àng sträng , våïi 1kx = 1,00202Ao = 1,00202.10-8 cm. Theo thäng säú maûng ta coï thãø tênh âæåüc âæåìng kênh nguyãn tæí kim loaûi . Thäng säú maûng thæåìng kyï hiãûu laì a . 2- Caïc loaûi maûng tinh thãø thæåìng gàûp cuía kim loaûi : Trong caïc kim loaûi thäng duûng thæåìng gàûp ba kiãøu maûng tinh thãø sau âáy : a-Láûp phæång tám khäúi (thãø tám A2) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì åí trung tám cuía khäúi láûp phæång . Nãúu coi caïc nguyãn tæí laì hçnh cáöu vaì biãøu diãùn gáön nhæ tháût thç caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh cheïo nhau cuía khäúi láûp phæång tiãúp xuïc våïi nhau qua nguyãn tæí åí trung tám . Caïc nguyãn tæí coìn laûi khäng tiãúp xuïc våïi nhau . Kiãøu maûng naìy coï trong caïc kim loaûi Feα, Cr, Mo,V. Khoaíng caïch gáön nháút giæîa hai nguyãn tæí laì : d = 2 3 vaì a r = 4 3 . Kiãøu maûng naìy coï mäüt thäng säú maûng laì a . a b - Láûp phæång tám màût (diãûn tám A1) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì tám cuía caïc màût bãn khäúi láûp phæång. Nãúu coi caïc nguyãn tæí laì hçnh cáöu vaì biãøu diãùn gáön nhæ tháût thç nguyãn tæí nàòm åí âènh vaì tám cuía caïc màût bãn thç tiãúp xuïc våïi nhau .Caïc nguyãn tæí coìn laûi khäng tiãúp xuïc våïi nhau . Khoaíng caïch gáön nháút giæîa hai nguyãn tæí laì d = 2 2 vaì r a = 4 2 . kiãøu maûng naìy chè coï mäüt thäng säú maûng laì a . Thæåìng gàûp trong caïc kim loaûi Fe a γ, Cu, Ni, Al, Pb... c-Saïu phæång xãúp chàût (luûc giaïc xãúp chàût A3) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì åí tám hai màût âaïy cuía hçnh làng truû luûc giaïc âãöu .Ba nguyãn tæí nàòm åí trung tám ba làng truû tam giaïc caïch nhau.Maûng saïu phæång xãúp chàût coï hai thäng säú maûng laì a vaì c, tyí säú c/a goüi laì hãû säú xãúp chàût. 5
  6. 6. Hçnh 1.3- Mä hçnh vaì caïch sàõp xãúp nguyãn tæí trong khäúi cå såí. a) Láûp phæång tám màût b) Láûp phæång tám khäúi c) Saïu phæång xãúp chàût Trong træåìng håüp lyï tæåíng 3 8 = a c ≈ 1,633 .Trong thæûc tãú tè säú c/a khäng âuïng laì 1,633 maì dao âäüng trong trong khoaíng 1,57 ÷ 1,64 vaì cuîng âæåüc coi laì xãúp chàût . Caïc kim loaûi aìi theo mäüt chiãöu . Noï coï hai thäng säú maûng laì a vaì c , tè säú c háút . Do âoï khäng coï kim loaûi naìo coï kiãøu maûng âån giaín chênh phæång tám khäúi caí . coï kiãøu maûng naìy laì : Zn, Cd, Coα, Mg, Ti, Ru... d-Chênh phæång tám khäúi (thãø tám) : Trong täø chæïc cuía theïp sau khi täi (mactenxit) coìn coï kiãøu maûng chênh phæång tám khäúi . Coï thãø coi kiãøu maûng naìy laì láûp phæång tám khäúi âæåüc keïo d c/a goüi laì âäü chênh phæång . Trong thæûc tãú sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí trong kim loaûi theo xu hæåïng daìy âàû n 6
  7. 7. a) Hçnh 1.4- Hãû toaû âäü vaì caïch xaïc âënh màût vaì phæång tinh thãø a) Hãû toaû âäü trong khäúi cå såí. b) Kyï hiãûu phæång trong khäúi cå såí. c) Kyï hiãûu màût trong khäúi cå såí b) c) 1.1.5.Máût âäü nguyãn tæí vaì läù häøng cuía maûng tinh thãø : 1.Máût âä träúng nháút âënh . Vç váûy phaíi maûng tinh thãø laì pháön thãø têch (diãûn têch) coï nguyãn tæí áût âä ûng tinh thãø : 1.Máût âä träúng nháút âënh . Vç váûy phaíi maûng tinh thãø laì pháön thãø têch (diãûn têch) coï nguyãn tæí áût âä ü nguyãn tæí trong maûng tinh thãø Do ta coi caïc nguyãn tæí kim loaûi laì hçnh cáöu nãn duì chuïng sàõp xãúp sêt chàût bao nhiãu âi næîa giæîa chuïng våïi nhau cuîng coìn coï caïc khoaíng ü nguyãn tæí trong maûng tinh thãø Do ta coi caïc nguyãn tæí kim loaûi laì hçnh cáöu nãn duì chuïng sàõp xãúp sêt chàût bao nhiãu âi næîa giæîa chuïng våïi nhau cuîng coìn coï caïc khoaíng âæa ra váún âãö máût âäü cuía nguyãn tæí trong maûng tinh thãø . Máût âäü nguyãn tæí trong âæa ra váún âãö máût âäü cuía nguyãn tæí trong maûng tinh thãø . Máût âäü nguyãn tæí trong chiãúm chäù tênh ra pháön tràm .chiãúm chäù tênh ra pháön tràm . M ü khäúi Mv =M ü khäúi Mv = %100. V nv såí yãn tæí úi ût Trong âoï : n - säú ngyãn tæí coï trong khäúi cå v - thãø têch cuía mäüt ngu V - thãø têch khä cå såí Má âäü màût M =S %100. ns S Trong âoï : ns - säú nguyãn tæï coï trong màût âang xeït üt nguyãn tæí iãøu maûng au vaì kêch thæåïc cuía chuïng cuîng khaïc nhau . Caïc läù häøng n æï nháút : nàòm trong khäúi taïm màût taûo båíi saïu nguyãn tæí vaì coï tám nàòm åí iæîa caïc caûnh vaì trung tám caïc màût bãn, kêch thæåïc cuía no laì 0,154d . Táút caí coï saïu läù äøng nhæ váûy . s - diãûn têch cuía mä S - diãûn têch màût âang xeït 2.Läù häøng trong maûng tinh thãø Do nguyãn tæí coï daûng hçnh cáöu nãn giæîa chuïng luän coï caïc läù häøng .Coï hai loaûi läù häøng : läù häøng trong khäúi taïm màût vaì läù häøng trong khäúi bäún màût. Caïc k khaïc nhau coï säú läù häøng khaïc nh aìy quyãút âënh sæû hoìa tan cuía caïc nguyãn tæí khaïc vaìo maûng cuía chuïng. Maûng láûp phæång tám khäúi : - Loaûi th g h 7
  8. 8. - Loaûi thæï hai : nàòm trong khäúi bäún màût , coï tám nàòm åí 1/4 Hçnh 1.5- Xaïc âënh máût âäü sàõp xãúp Ml, Ms, cuía khäúi cå såí maûng tinh thãø. âoaûn thàóng näúi ïc laì 0,221d vaì coï táút caí 12 läù häøng. Maûng láûp phæång nàòm åí khoaíng 1/4 caïc âæåìng í taïm läù häøng nhæ váûy. Maûng láûp phæång hån nhæng kêch thæåïc låïn hån . guyãn täú âæåüc kyï hiãûu bàòng caïc chæî Hy laûp cäø :α, β, γ...Trong âoï α laì kyï hiãûu o daûng âa hçnh åí nhiãût âäü tháúp nháút, caïc chæî coìn laûi kyï hiãûu láön læåüt åí caïc nhiãût âäü ao hån. âiãøm giæîa caïc màût bãn, kêch thæå tám khäúi coï nhiãöu läù häøng hån nhæng kêch thæåïc caïc läù häøng nhoí hån . Maûng láûp phæång tám màût : - Loaûi thæï nháút : nàòm trong khäúi taïm màût coï tám nàòm åí trung tám khäúi cå såí vaì âènh åí âiãøm giæîa caïc màût bãn, kêch thæåïc 0,41d. Coï táút caí bäún läù häøng nhæ váûy . - Loaûi thæï hai : nàòm trong khäúi bäún màût, tám cheïo khäúi {111}, kêch thæåïc 0,225d , coï táút ca tám màût coï säú läù häøng êt 1.1.6.Tênh âa hçnh cuía kim loaûi (thuì hçnh) : 1-Khaïi niãûm vaì vê duû : Khaï nhiãöu kim loaûi coï nhiãöu kiãøu maûng tinh thãø khaïc nhau åí caïc khoaíng nhiãût âäü vaì aïp suáút khaïc nhau, tênh cháút âoï goüi laì tênh âa hçnh . Nhiãût âäü maì taûi âoï kim loaûi chuyãøn tæì kiãøu maûng naìy sang kiãøu maûng khaïc goüi laì nhiãût âäü tåïi haûn cuía chuyãøn biãún âa hçnh . Nhiãût âäü naìy coìn phuû thuäüc vaìo täúc âäü nung noïng, täúc âäü laìm nguäüi vaì traûng thaïi ban âáöu cuía kim loaûi . Caïc daûng âa hçnh khaïc nhau cuía mäüt n ch c 8
  9. 9. Vê duû : Sàõt laì kim loaûi coï tênh âa hçnh , å Hçnh 1.6- Caïc loaûi läù häøng trong maûng láûp phæång tám màût (a) vaì láûp phæång tám khäúi. (b) í nhiãût âäü < 911o C vaì tæì 1392o C âãún ìn, daït moíng vaì keïo såüi âæåüc, âoï ï chuyãøn biãún âa hçnh : têch riãng thay âäøi : sang Snα thãø têch tàng lãn 25% æì Snβ sang Snα âäü bãön khäng coìn næîa hi chuyãøn biãún âa hçnh âæåüc nghiãn cæïu kyî üi vaì ngàn ngæìa caïc màût báút låüi .Tênh âa hçnh cuía sàõõt ng vaì màût khaïc 1539o C coï kiãøu maûng láûp phæång tám khäúiì goüi laì Feα .Trong khoaíng tæì 911o C âãún 1392o C coï maûng láûp phæång tám màût goüi laì Feγ. Thiãúc åí nhiãût âäü thæåìng coï maìu saïng baûc, coï thãø ha laì Snβ. Nhæng khi laìm nguäüi xuäúng -30o C thç tråí thaình Snα coï maìu xaïm åí daûng bäüt. 2-Sæû thay âäøi tênh cháút khi co Khi coï chuyãøn biãún âa hçnh caïc kim loaûi âãöu coï sæû thay âäøi caïc tinh cháút cuía chuïng. -Thãø Tæì Feα sang Feβ thãø têch cuía coï giaím âi khoaìng 1% . Tæì Snβ -Thay âäøi vãö cå tênh : t -Thay âäøi vãö lyï tênh : do sæû sàõp xãúp cuía nguyãn tæí coï thay âäøi nãn nhiãût dung , âiãûn tråí ... âãöu biãún âäøi âi. Sæû thay âäøi tênh cháút cuía kim loaûi k læåîng âãø táûn duûng caïc tênh cháút coï lå âæåüc sæí duûng ráút nhiãöu trong nhiãût luyãûn . 1.1.7.Âån tinh thãø vaì âa tinh thãø : 1-Tênh coï hæåïng cuía tinh thãø : Maûng tinh thãø luän luän thãø hiãûn tênh coï hæåïng (dë hæåïng) cuía noï nghéa laì theo caïc hæåïng khaïc nhau tênh cháút cuía maûng (cå ,lyï , hoïa tênh...) khaïc nhau .Tênh coï hæåïng laì do cáúu taûo maûng tinh thãø, caïc phæå nhau coï máût âäü nguyãn tæí khäng giäúng nhau.Theo phæång coï máût âäü nguyãn tæí låïn liãn kãút bãön hån nãn coï âäü bãön låïn hån caïc phæång coï máût âäü nguyãn tæí beï . 9
  10. 10. Vê duû : Tinh thãø âäöng theo caïc phæång khaïc nhau coï âäü bãön keïo thay âäøi tæì 140 8.10-6 Ωcm . äøi trong rong thæûc tãú mäüt säú khoaïng váût coï thãø täön taûi caïc âån tinh thãø tæû nhiãn. Våïi kim tæí giåïi haûn (thæåìng laì caïc màût coï máût âäü nh cháút tiãu biãøu cuía âån tinh thãø laì tênh coï hæåïng (dë hæåïng) do theo caïc hæåïng haïc ån tinh thãø chuí yãúu âæåüc sæí duûng trong cäng nghiãûp baïn dáùn vaì váût liãûu kyî thuáût âiãûn ø cuía mäùi haût laì ngáùu nhiãn nãn phæång maûng loaûi våïi mæïc âäü biãún daûng låïn thç kim loaûi laûi thãø hiãûn tênh coï iãún daûng ráút låïn (laìm caïc dáy caïp bao giåì cuîng coï caïc taûp cháút .Kêch thæåïc caïc nguyãn tæí laû naìy luän khaïc guyãn tæí kim loaûi nãn gáy ra sai lãûch trong maûng tinh thãø. Sai lãûch maûng tinh thãø hiãúm säú læåüng ráút tháúp (1-2% thãø têch maûng) nhæng aính hæåíng ráút låïn âãún cå tênh cuía im loaûi. âãún 250MN/m2 . Tinh thãø ma giã (maûng saïu phæång xãúp chàût) coï âiãûn tråí : theo truûc a coï ρ = 4,53.10-6 Ωcm, theo truûc c coï ρ = 3,7 2-Âån tinh thãø vaì âa tinh thãø : Âån tinh thãø : Nãúu váût tinh thãø coï maûng thäúng nháút vaì phæång khäng thay â toaìn bäü thãø têch thç goüi laì âån tinh thãø. Âãø hçnh dung vãö âån tinh thãø ta láúy mäüt khäúi cå såí vaì tënh tiãún noï theo ba truûc toüa âäü våïi âoaûn bàòng chu kyì tuáön hoaìn maûng (thäng säú maûng) seî âæåüc âån tinh thãø. T loaûi âãø coï âæåüc tinh thãø phaíi aïp duûng cäng nghãû âàûc biãût "nuäi" âån tinh thãø. Ngaìy nay ngæåìi ta måïi chãú taûo âæåüc caïc âån tinh thãø kim loaûi coï kêch thæåïc nhoí, daìi khoaíng 3,5 cm. Mäüt säú âån tinh thãø, âàûc biãût laì khoaïng váût, coï bãö màût ngoaìi khaï nhàôn, hçnh daïng xaïc âënh, âoï laì nhæîng màût phàóng nguyãn nguyãn tæí låïn nháút). Tê k nhau coï máût âäü nguyãn tæí khaïc nhau. Â . Âa tinh thãø : laì kim loaûi coï cáúu taûo gäöm nhiãöu tinh thãø. Mäùi tinh thãø trong âoï goüi laì haût. Âa tinh thãø coï caïc âàûc âiãúm sau : -Do sæû âënh hæåïng maûng tinh thã giæïa caïc haût luän lãûch nhau mäüt goïc naìo âoï. -Taûi vuìng biãn giåiï haût maûng tinh thãø bë xä lãûch . -Âa tinh thãø coï tênh âàóng hæåïng Do âoï trong thæûc tãú caïc kim loaûi thæåìng gàûp âãöu coï cå tênh âäöng nháút theo moüi phæång. Nãúu âem keïo, caïn kim hæåïng cuía noï. Vê duû : dáy theïp khi keïo nguäüi våïi âäü b cáön cáøu, caïp treo, dáy phanh xe âaûp ...) âäü bãöön theo phæång doüc såüi låïn hån ráút nhiãöu so våïi phæång ngang såüi. 1.1.8.Cáúu taûo maûng tinh thãø thæûc tãú cuía kim koaûi : Trong kim loaûi thæûc tãú caïc nguyãn tæí khäng hoaìn toaìn nàòm åí caïc vë trê mäüt caïch tráût tæû nhæ âaî noïi åí trãn maì luän luän coï mäüt säú êt nguyãn tæí nàòm sai vë trê gáy nãn sai lãûch maûng. Trong thæûc tãú khäng coï kim loaûi nguyãn cháút tuyãût âäúi . Do váûy trong kim loaûi n c k 10
  11. 11. Hçnh 1.7- Mä hçnh âån tinh thãø (a) vaì âa tinh thãø (b) vaì aính tãú vi máùu âa tinh thãø sau táøm thæûc. 1-Phán loaûi caïc sai lãûch trong maûng tinh thãø : ût. laì ca (vaìi thäng säú maûng), coï daûng âiãøm hay bao aïc sai lãûch maûng nãn nguyãn tæí nàòm xung quanh sai lãûch nàòm khäng âuïng tæí xen giæîa nuït maûng coï xu hæåïng phuû thuäüc vaìo tàng säú læåüng cuía chuïng caìng nhiãöu, tuy nhiãn khäng væåüt quaï 1-2% ìn laûi. óng, âæåìng cong, dæåìng xoàõn äúc. Bao gäöm caïc loaûi sau: ì caïc sai lãûch coï kêch thæåïc låïn theo hai chiãöu âo vaì beï theo chiãöu âo coìn laûi. Noï coï aûng màût cong,màût phàóng. Gäöm caïc loaûi sau : biãn giåïi giæîa caïc haût, caïc màût træåüt, caïc àût song tinh, màût ngoaìi tinh thãø. Theo kêch thæåïc cuía sæû sàõp xãúp khäng tráût tæû ta phán chia sai lãûch ra laìm ba loaûi : sai lãûch âiãøm, sai lãûch âæåìng vaì sai lãûch mà a.Caïc sai lãûch âiãøm : ïc sai lãûch coï kêch thæåïc beï theo ba chiãöu âo quanh mäüt âiãøm. Gäöm caïc loaûi sau âáy; -Nuït träúng : laì caïc nuït maûng khäng coï nguyãn tæí chiãúm chäù . -Caïc nguyãn tæí nàòm xen giæîa caïc nuït maûng - Caïc nguyãn tæí laû nàòm trãn caïc nuït maûng hay xen giæîa caïc nuït maûng. Do coï c vë trê quy âënh . Vê duû : nuït träúng laìm caïc nguyãn tæí xung quanh noï coï xu hæåïng xêch laûi gáön nhau, nguyãn tæí xen giæîa nuït maûng laìm caïc nguyãn tæí xung quanh coï xu hæåïng bë däön eïp laûi. Säú læåüng caïc nuït träúng vaì nguyãn nhiãût âäü. Nhiãût âäü caìng . Kim loaûi caìng báøn thç khaí nàng nguyãn tæí laû chui vaìo maûng tinh thãø caìng nhiãöu vaì do âoï säú læåüng sai lãûch âiãøm tàng. b.Caïc sai lãûch âæåìng : laì caïc sai lãûch coï kêch thæåïc låïn theo mäüt chiãöu âo vaì beï theo hai chiãöu âo co Noï coï daûng âæåìng thà -Mäüt dayî caïc nuït träúng hay caïc sai lãûch âiãøm khaïc -Lãûch : laì daûng sai lãûch âæåìng quan troüng nháút vaì coï tênh äøn âënh cao. c.Caïc sai lãûch màût : la d m 11
  12. 12. ` HÇnh 1.8- Sai lãûch âiãøm trong maûng tinh thãø. uït träúng Schottkya) Nuït träúng Frenkel. b) N håì sæû phaït triãøn cuía lyï thuyãút lãûch cho pheïp giaíi thêch âæåüc nhiãöu váún âãö nhæ cå cáúu træåü uyãút vaì âäü bãön thæûc tãú,sæû kãút tinh ...Theo hçnh daïn ûc cuía lãûch âæ aì àût song song vaì caïch âãöu nhau næîa maì nhæ gäöm båíi mäüt àût cong quáún quanh truûc AD coï daûng màût vêt vaì ta coï lãûch xoàõn. AD goüi laì truûc cuía lãûch xoà coï thãø daìi âãún haìng nghçn haìng vaûn thäng säú maûng,coìn tiãút diãûn cuía sæû xä lãûch chè vaìi thäng säú maûng. c, d) Nguyãn tæí xen keî vaì thay thãú 2-Lãûch vaì taïc duûng cuía lãûch trong tinh thãø : a.Lãûch : N t, sæû sai khaïc nhau giæîa âäü bãön lyï th g hçnh hoüc lãûch âæåüc phán ra laìm ba loüai : lãûch âæåìng, lãûch xoàõn vaì lãûch häùn håüp. -Lãûch âæåìng (lãûch thàóng, lãûch biãn) Ta coï thãø hçnh dung lãûch âæåìng nhæ sau : ta coï mäüt maûng tinh thãø hoaìn chènh gäöm nhiãöu màût tinh thãø song song vaì caïch âãöu nhau håüp thaình. Gíiaí sæí ràòng ta gaìi vaìo âoï thãm mäüt baïn màût tinh thãø ABCD, pháön trãn cuía maûng tinh thãø nhæ bë neïn laûi coìn pháön dæåïi cuía noï nhæ bë keïo ra tæång âäúi. Vuìng xung quanh AB (meïp cuía baïn màût) maûng tinh thãø bë xä lãûch nhiãöu nháút vaì do âoï sai lãûch coï daûng âæåìng. AB goüi laì tru åìng, noï coï thãø daìi âãún haìng nghçn haìng vaûn thäng säú maûng. Trong khi tiãút diãûn cuía sæû xä lãûch chè khoaíng vaìi thäng säú maûng. Nãúu baïn màûtì âæåüc gaìi tæì trãn xuäúng goüi l lãûch âæåìng dæång (kyï hiãûu ⊥), gaìi tæì dæåïi lãn goüi laì lãûch âæåìng ám (kyï hiãûu T). -Lãûch xoàõn : Ta coï thãø hçnh dung lãûch xoàõn nhæ sau : càõt maûng tinh thãø hoaìn chènh bàòng baïn màût ABCD.Sau âoï xãï dëch hai pháön cuía maûng tæång âäúi våïi nhau theo màût càõt âi mäüt thäng säú maûng (caïc nguyãn tæí nàòm trong vuìng tæì B → A dëch âi mäüt khoaíng nhoí hån mäüt thäng säú maûng, taûi A dëch chuyãøn bàòng khäng). Luïc naìy maûng tinh thãø khäng phaíi gäöm nhiãöu m m õn 12
  13. 13. Hçnh 1.9 *Lãû ùn håüp : laì loaûi lãûch coï daûng täøng håüp cuía hai loaûi lãûch trãn, coï daûng hçnh hoüc ráút phæïc taûp . h hæåíng ráút nhiãöu âãún quaï trçnh chuyãøn üt cuía kim loaûi. Sæû coï màût cuía lãûch laìm cho kim loaûi dãù træåüt, laìm ho âäü bãön thæûc tãú cuía noï giaím âi ráút nhiãöu so våïi tênh toaïn. Vê duû : sàõt coï - Mä hçnh taûo lãûch âæåìng trong maûng tinh thãø. ch hä A Hçnh 1.10- Lãûch xoàõn: mä hçnh taûo thaình (a), mä hçnh khäng B C D b) c)a) b.Taïc duûng cuía lãûch : Lãûch coï vai troì ráút låïn trong tinh thãø, noï aín gian (b) vaì sæû sàõp xãúp nguyãn tæí trong vuìng lãûch (c) biãún pha, quaï trçnh træå c σ blt = 3000MN/m2 , trong khi âoï1 σ btt = 250MN/m2 . 13
  14. 14. Hçnh 1.11- Caïch xaïc âënh vectå træåüt (Burgers) a) Trong tinh thãø hoìan chènh b) trong lãûch âæåìng c) Trong lãûch xoàõn 1.1. haïp âån giaín nháút . Ta quan saït bãö màût kim loaûi taûi nåi gaîy våî coï thãø p æït, láùn xè . Nãúu cho àn moìn nheû bàòng caïc hoïa cháút thêch åüc täø chæïc thåï, nhaïnh cáy, haût låïn, sæû phán bäú cuía phät pho,læu huyình tron nh hiãøn vi váût ïng âaûi tæì 50 âãún 2000 láön. Máùu âãø quan saït täø chæïc tãú vi ïp naìy cho biãút âæåüc : ïc, âäü låïn, hçnh daïng vaì sæû sàõp xãúp cuía chunïg. uía caïc nguyãn tæí trong kim loaûi bàòng aìo aính nhiãùu xaû cuía tia rån ghen trãn máùu kim loaûi ta coï thãø biãút 9.Caïc phæång phaïp nghiãn cæïïu kim loaûi vaì håüp kim : 1-Caïc phæång phaïp nghiãn cæïu täø chæïc : a.Màût gaîy : Âáy laì phæång p haït hiãûn âæåüc caïc vãút næït låïn, xaïc âënh âæåüc âäü haût caïc láùn xè låïn ... Tæì âoï coï thãø så bäü kãút luáûn âæåüc cháút læåüng cuía kim loaûi . b.Täø chæïc thä âaûi : Beí gaîy máùu kim loaûi räöi maìi phàóng trãn giáúy maìi. Trãn bãö màût màût cuía noï coï thãø phaït hiãûn âæåüc : boüt khê, räù n håüp coï thãø tháúy âæ g theïp. Thæåìng duìng âãø phaït hiãûn täø chæïc thåï trong váût caïn reìn, sæû phán bäú cuía caïc vuìng tinh thãø trong thoíi âuïc . c.Täø chæïc tãú vi : Laì phæång phaïp nghiãn cæïu täø chæïc kim loaûi dæåïi kênh hiãøn vi . Kê liãûu hoüc thäng duûng coï âäü pho chãú taûo khaï cäng phu. Phæång pha -Caïc thaình pháön täø chæ -Sæû phán bäú cuía taûp cháút. -Sæû thoaït caïc bon åí bãö màût . -Caïc vãút næït tãú vi . -Caïc låïp baîo hoìa caïc bon, nhäm, ni tå ... 2-Nghiãn cæïu cáúu truïc bàòng tia rån ghen : Laì phæång phaïp nghiãn cæïu sæû sàõp xãúp c tia rån ghen . Càn cæï v âæåüc sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí vaì khoaíng caïch giæîa caïc màût tinh thãø . 3-Phán têch hoïa hoüc vaì quang phäø quang phäø : a-Phán têch hoïa hoüc : 14
  15. 15. Láúy phoi cuía kim loaûi cáön phán têch mang hoaì tan vaìo caïc a xit thêch håüp. Sau âoï uìn ang phäø cuía máùu nghiãn cæïu våïi caïc baín máùu coï sàôn seî biãút rong âoï. Vë trê vaì maìu sàõc cuía vaûch cho . Coï thãø xaïc âënh mäüt caïch gáön âuïng thaình pháön caïc bon bàòng tia i maìi êt, tia læía heûp vaì daìi. Khi læåüng caïc uy hiãøm . Cáön g kyî thuáût ta duìn aûi âæåüc luyãûn bàòng phæång phaïp náúu chaíy loíng sau âoï âem haình pháøm. Cháút læåüng cuía váût âuïc phuû thuäüc pháön ïn hê. loaûi loíng coï nhæîng âàc âiãøm sau : yãn tæí luän giæî khoaíng c caûnh vaì luän coï mäüt säú nguyãn tæí nháút âënh d g caïc dung dëch chuáøn âãø âënh phán dung dëch cáön nghiãn cæïu. Tæì âoï coï thãø biãút âæåüc sæû coï màût vaì læåüng chæïa cuía caïc nguyãn täú trong máùu phán têch. Âäü chênh xaïc cuía phán têch hoïa hoüc tæì 0,1 - 0,01% troüng læåüng. b-Phán têch quang phäø : Âem so saïnh vaûch qu âæåüc thaình pháön vaì læåüng chæïa cuía caïc nguyãn täú coï t biãút cho biãút kãút quaí vãö âënh tênh, âäü âen cuía vaûch cho biãút kãút quaí âënh læåüng. Phæång phaïp quang phäø coï æu âiãøm laì : âäü nhaûy cao 0,001-0,0001% troüng læåüng , cho kãút quaí nhanh vaì reí tiãön . 4-Xaïc âënh thaình pháön caïc bon bàòng tia læía khi maìi : Caïc bon laì thaình pháön quan troüng nháút trong theïp, sæû biãún âäøi cuía noï laìm thay âäøi tênh cháút cuía theïp læía khi maìi theïp. Våïi theïp caïc bon tháúp tia læía kh bon caìng tàng lãn tia læía caìng räüng ra vaì ngàõn laûi. Phæång phaïp naìy âæåüc sæí duûng räüng raîi trong saín xuáút. Âäü chênh xaïc tæì 0,1-0,2%C phuû thuäüc vaìo khaí nàng quan saït cuía ngæåìi cäng nhán. 5-Caïc phæång phaïp âo cå lyï tênh cuía kim loaûi : Cå lyï tênh cuía kim loaûi laì caïc chè tiãu quan troüng cáön phaíi xaïc âënh âãø sæí duûng váût liãûu håüp lyï . Caïc phæång phaïp naìy âæåüc xaïc âënh trãn caïc maïy moïc cuía phoìng thê nghiãûm. 6-Caïc phæång phaïp váût lyï kiãøm tra táût hoíng trong kim loaûi : Caïc táût hoíng nhæ næït, räù, boüt khê, láùn xè... nàòm trong kim loaûi ráút ng phaíi phaït hiãûn chuïng bàòng caïc phæång phaïp khäng phaï huíy kim loaûi. Tron g caïc tia âám xuyãn nhæ rån ghen, gam ma... Coï thãø duìng siãu ám vaì nhiãùm tæì âãø phaït hiãûn caïc khuyãút táût naìy. Tia rån ghen coï khaí nàng phaït hiãûn âæåüc táût hoíng trong chi tiãút theïp daìy 20 cm. Tia gam ma kiãøm tra âæåüc váût coï chiãöu daìy låïn hån. 1.2.CÁÚU TAÛO CUÍA KIM LOAÛI LOÍNG VAÌ ÂIÃÖU KIÃÛN KÃÚT TINH : Pháön låïn caïc kim lo âuïc thaình hçnh saín pháøm hay baïn t lå vaìo quaï trçnh chuyãøn tæì traûng thaïi loíng sang traûng thaïi ràõn, âoï laì quaï trçnh kãút tinh . Âënh nghéa : kãút tinh laì quaï trçnh hçnh thaình maûng tinh thãø tæì traûng thaïi loíng vaì thæåìng goüi laì kãút tinh láön thæï nháút . 1.2.1.Cáúu taûo cuía kim loaûi loíng : Trong kim loaûi loíng caïc nguyãn tæí khäng sàõp xãúp häùn loaûn nhæ åí traûng thaïi k Song cuîng khäng sàõp xãúp tráût tæû nhæ åí traûng thaïi ràõn. Nãúu xem xeït biãøu hiãûn bãn ngoaìi thç kim loaûi loíng gáön våïi kim loaûi ràõn hån so våïi traûng thaïi khê. Cáúu taûo cuía kim -Liãn kãút váùn laì liãn kãút kim loaûi nhæ åí traûng thaïi ràõn nhæng coï yãúu hån . -Caïc nguyãn tæí luän coï xu hæåïng sàõp xãúp tráût tæû, tæïc laì mäùi ngu aïch nháút âënh våïi caïc nguyãn tæí bãn bao quanh noï. 15
  16. 16. -Chuyãøn âäüng nhiãût cuía nguyãøn tæí åí ttraûng thaïi loíng ráút låïn, do âoï xu hæåïng sàõp xãúp coï tráût tæû luän bë phaï huíy vaì thay bàòng sæû sàõp xãúp coï tráût tæû måïi. -Trong kim loaüi loíng coï âiãûn tæí tæû do. Tênh cháút cuía kim loaûi loíng : -Thãø têch cuía kim loaûi loíng vaì ràõn khaïc nhau khäng nhiãöu làõm, pháön låïn kim ø têch giaím 30%. àòng 5-10% nhiãût hoïa håi. ãût dung kim loaûi loíng chè chè khaïc kim loaûi ràõn 10% aï trçnh kãút tinh : ûi vë trê A luän coï xu hæåï læåün dæ æ chê h th nà cuía chuyãøn âäüng cuía caïc cháút âiãøm (nguyãn tæí, phán tæí) thç nàng læåüng dæ æåüng tæû do F. häúng -T laì nhiãût âäü tuyãût âäúi 0 K u âäö vãö mäúi cuía hai traûng thaïi bàòng nhau, huyãút. loaë khi noïng chaíy thãø têch tàng lãn tæì 2-6%, træì Ga vaì Bi thã -Nhiãût noïng chaíy beï, chè b -Gáön âiãøm noïng chaíy nhi trong khi âoï kim loaûi ràõn vaì khê khaïc nhau 25%. 1.2.2.Âiãöu kiãûn nàng læåüng cuía qu Trong tæû nhiãn moüi quaï trçnh tæû phaït âãöu xaíy ra theo chiãöu giaím nàng læåüng, tæïc laì theo chiãöu åí traûng thaïi måïi coï nàng læåüng dæû træî nhoí hån.Vê du û: mäüt hoìn bi âàût ta 3 2 ng làn xuäúng vi trê B äøn âënh hån . Trong træåìng håüp naìy nàng 1 Hçnh 1.12- Så âäö biãøu thë vë trê äøn âënh khäng äøn âënh(2) vaì giaí äøn âënh (3) g û tr î n laì ãú ng (1),hoìn bi. Trong hãû thäúng váût cháút gäöm û træî âæåüc âàûc træng bàòng nàng l F = U - TS Trong âoï : -U laì näüi nàng cuía hãû t -S laì enträpi Nàng læåüng tæû do thay âäøi theo nhiãût âäü vaì caïc yãúu täú khaïc. Tæì biãø quan hãû giæîa nàng læåüng tæû do vaì nhiãût âäü ta tháúy : -Våïi T > Ts ta coï Fr > Fl do âoï kim loaûi täön taûi åí traûng thaïi loíng -Våïi T < Ts ta coï Fr < Fl , do âoï kim loaûi täön taûi åí traûng thaïi ràõn. Nhæ váûy khi laìm nguäüi kim loaûi loíng xuäúng dæåïi nhiãût âäü Ts seî coï quaï trçnh kãút tinh xaíy ra . Taûi nhiãût âäü Ts ta coï Fr = Fl, nàng læåüng tæû do Nhiãût âäüT ∆F F s r Fl Hçnh 1.13- Så âäö biãún âäøi nàng læåüng tæû do ∆F cuía traûng thaïi loíng vaì ràõn theo nhiãût âäü quaï trçnh kãút tinh chæa xaíy ra, nghéa laì giæîa kim loaûi ràõn vaì kim loaûi loíng coï cán bàòng âäüng . Âiãöu âoï coï nghiaî laì : nãúu coï mäüt læåüng kim loaûi loíng kãút tinh thç cuîng coï mäüt læåüng nhæ váûy kim loaûi ràõn noïng chaíy . Chè åí nhiãût âäü T < Ts , âãø Fr < Fl roî rãût sæû kãút tinh måïi xaïy ra . Ts âæåüc goüi laì nhiãût âäü kãt tinh lyï t Nhæ váûy nhiãût âäü kãút tinh thæûc tãú luän tháúp hån Ts hiãûn tæåüng naìy goüi laì sæû quaï nguäüi vaì hiãûu säú giæîa hai nhiãût âäü âoï goüi laì âäü quaï nguäüi, kyï hiãûu ∆T. Pháön låïn caïc kim 16
  17. 17. loaûi kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ∆Tnhoí , khoaíng tæì 2 ÷5 0 C . Tuy nhiãn cuîng coï kim loüai kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi låïn (Stibi coï ∆T = 41o C). Váûy âiãöu kiãûn nàng læåüng âãø xaíy kãút tinh laì phaíi laìm nguäüi kim loaûi loíng tåïi nhiãût út tinh våïi sæûü quaï nguäüi nháút âënh. Ta cuîng coï thãø ënh nhiãût î xaíy ra. Sæû kãút tinh thæûc hiãûn âæåüc laì nhåì coï hai quaï trçnh sau : ng tám kãút tinh coï kêch thæåïc ráút nhoí, goüi n caïc pháön tæí ràõn coï cáúu taûo tinh thãø, coï kêch thæåïc ráút ãúp tæì kim loaûíi loíng khäng cáön sæû åüng laì nv ∆ v .N tiãúp xuïc giæîa ràõn vaì loíng nãn nàng læåüng tæû do s æîa nhoïm nguyãn tæí v aì äüt âån vë diãûn têch. Khi taûo ra n nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû trãn åüng caí hãû thäúng biãún âäøi mäüt læåüng laì: âäü tháúp hån Ts hay kim loaûi loíng chè kã lyï luáûn tæång tæû nhæ váûy våïi quaï trçnh noïng chaíy vaì chuyãøn biãún thuì hçnh . Do âäü quaï nguäüi vaì âäü quaï nung cuía pháön låïn kim loaûi beï nãn coï thãø dæûa vaìo Ts âãø xaïc â âäü noïng chaíy hay kãút tinh cuía kim loüai. 1.2.3.Hai quaï trçnh cuía sæû kãút tinh : Khi haû nhiãût âäü kim loaûi loíng xuäúng tháúp hån nhiãût âäü kãút tinh lyï thuyãút Ts, quaï trçnh kãút tinh se -Trong kim loaûi loíng xuáút hiãûn nhæîng tru laì máöm kãút tinh. Quaï trçnh naìy goüi laì taûo máöm. -Caïc máöm naìy seî phaït triãøn lãn vaì taûo thaình haût tinh thãø .Quaï trçnh naìy goüi laì phaït triãøn máöm. 1-Quaï trçnh taûo máöm (trung tám kãút tinh) : Taûo máöm laì quaï trçnh taûo nã nhoí trong loìng khäúi kim loaûi loíng, chunïg laì nhæîng máöm mäúng âáöu tiãn âãø phaït triãøn lãn thaình haût tinh thãø. Theo âàûc tênh phaït sinh máöm âæåüc chia laìm hai loaûi : máöm tæû sinh (âäöng pha) vaì máöm khäng tæû sinh (kyï sinh) a-Máöm tæû sinh (máöm âäöng pha) : Laì máöm sinh ra træûc ti giuïp âåî cuía bãö màût caïc haût ràõn coï sàôn trong âoï . Taûi nhiãût âäü tháúp hån Ts caïc nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû trong kim loaûi loíng coï kêch thæåïc låïn hån mäüt giaï trë xaïc âënh æïng våïi mäùi nhiãût âäü seî cäú âënh laûi, khäng tan âi næîa vaì coï âiãöu kiãûn phaït triãøn lãn thaình haût tinh thãø. Ta xeït âiãöu kiãûn nàng læåüng cuía sæû taûo máöm naìy.Giaí sæí ràòng taûi nhiãût âäü naìo âoï nhoí hån Ts trong kim loaûi loíng xuáút hiãûn n nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp tráût tæû coï thãø têch v. Taûi nhiãût âäü naìy ta coï Fr < Fl .Goüi ∆Fv = Fl - Fr, laì hiãûu säú nàng læåüng tæû do giæîa kim loaûi loíng vaì kim loaûi ràõn tênh cho mäüt âån vë thãø têch kim loaûi loíng thç ∆Fv < 0 khi T < Ts. Khi taûo ra n nhoïm nguyãn tæí tráût tæû noïi trãn thç nàng læåüng cuía hãû thäúng giaím âi mäüt læ F hæng do taûo nãn bãö màût eî tàng thãm mäüt læåüng laì nsσ. Trong âoï : s laì diãûn têch tiãúp xuïc gi åïi kim loaûi loíng ,coìn σ l sæïc càng bãö màût trãn m thç nàng læ ∆F = - nv∆Fv + nsσ Coi caïc nhoïm nguyãn tæí tráût tæû coï daûng hçnh cáöu baïn kênh r, ta coï: ∆F = - 3 4 πr3 n∆F + 4πr2 nσ (1)v ÅÍ nhiãût âäü nháút âënh nhoí hån Ts thç ∆Fv vaì σ laì hàòng säú nãn ∆F = f(r). Bàòng thæûc ï ta nháûn tháúy : nghiãûm ngæåìi ta âaî veî âæåüc âäö thë vãö sæû phuû thuäüc giæîa nàng læåüng tæû do vaì baïn kênh r cuía nhoïm nguyãn tæí tráût tæû. Tæì âäö thë âo 17
  18. 18. -Nãúu nhoïúm nguyãn tæí tráût tæû coï r1 < rth thç khi noï phaït triãøn lãn laìm cho nàng læåüng cuía hãû thäúng tàng lãn, khäng phuì håüp våïi tæû nhiãn nãn seî tan âi. -Nãúu nhoïm nguyãn tæí trátû tæû coï r2 > rth khi phaït triãøn lãn laìm giaím nàng læåüng cuía hãû thäúng vaì noï tråí thaình máöm tháût sæû. Kãút õp h tåïi haûn nhæ sau : tçm giaï trë cæûc âaûi cuía biãøu thæïc (1) vaì tênh âæåü th = luáûn : taûi mäüt nhiãût âäü nháút âënh nhoí hån Ts trong kim loaûi loíng coï vä säú nhoïm nguyãn tæí sà xãúp tráût tæû coï kêch thæåïc khaïc nhau. Chè nhæîng nhoïm naìo coï kêch thæåïc låïn hån mäüt giaï trë tåïi haûn naìo âoï måïi tråí thaình máöm thátû sæû, coìn nhæîng nhoïm khaïc tan âi. Ta coï thãø tênh baïn kên Fv∆ σ2 c r û(2) , giaï trë r = 0 khäng coï yï nghéa. Khi nhiãût âäü kãút tinh caìng tháúp (∆F åïn) thç rth caìng nhoí vaì caìng coï nhiãöu nhoïm nguyãn tæí tráût tæû coï kêch thæåïc låïn hån rth â í thaình máöm. Do âoï sæû kãút tinh xaíy ra dãù daìng hån. Taûi T = Ts ta coï rth = v ãø trå l ∞ ,quaï trçnh sinh máöm khäng xaíy ra . ïng û sinh ráút quan troüng trong thæûc tãú vaì do váûy quaï trçnh kãút tinh xaíy ra ráút tan ráút nhoí nhæ äxyt, buûi tæåìng loì, nitrit, hydrit...coï kiãøu biãût laì caïc vãút næït vaì chäù läöi loîm trãn thaình khuän. 2-Quaï trçnh phaït triãøn máöm : Sau khi caïc máöm âæåüc taûo ra chuïng seî tiãúp tuûc phaït tiãøn lãn thaình haût tinh thãø. Quaï çnh naìy laìm cho nàng læåüng tæû do cuía hãû giaím âi phuì håüp våïi tæû nhiãn (laì quaï trçnh tæû haït)ì.Ta coï thãø minh hoüa quïa trçnh naìy bàòng cå cáúu máöm hai chiãöu (Cosen) vaì cå cáúu áöm kãút tinh coï lãûch xoàõn. b-Máöm khäng tæû sinh (kyï sinh) : Laì máöm kãút tinh âæåüc taûo nãn trãn bãö màût cuía caïc haût ràõn coï sàôn trong kim loaûi loíng. ∆F rr1 rth r2 Hçnh1.14 - Quan hãû giæîa baïn kênh máöm vaì ∆F Trong kim loaûi loíng khäng thãø nguyãn cháút tuyãût âäúi âæåüc, nãn bao giåì cuîng coï taûp cháút. Âoï laì caïc cháút láùn läün khäng tan nhæ : buûi than, buûi tæåìng loì,caïc äxyt,nitrit...Chu giuïp cho quaï trçnh sinh máöm trãn bãö màût cuía chuïng xaíy ra dãù daìng hån. Vai troì cuía máöm khäng tæ nhanh choïng. Máöm khäng tæû sinh bao gäöm : -Caïc pháön tæí váût láùn läün khäng maûng vaì kêch thæåïc khäng sai khaïc nhiãöu våïi kim loaûi kãút tinh. -Caïc haût ráút nhoí coï khaí nàng háúp thuû trãn bãö màût cuía chuïng nhæîng nguyãn tæí kim loaûi kãút tinh. -Thaình khuän âuïc, âàûc tr p m 18
  19. 19. ra ba máöm måïi. Quaï trçnh nhæ váûy cæï tiãúp tuûc xaíy íng kãút tinh åí giáy thæï n. Do sæû âënh hæåïng cuía máöm hæîng haût do máöm sinh ra træåïc seî låïn hån vç g caìng êt coï âiãöu caïc hçnh daïng sau âáy : æång. -Haût daûng táúm : do máöm phaït triãøn maûnh theo mäüt màût âaî cho. i laìm nguäüi ráút nhanh. aì màût coï máût âä åïn máöm phaït triãøn maûnh hån caïc phæång vaì màût coï máût âäü beï. Màût khaïc tinh thãø coìn phaït triãøn maûnh theo phæång taín nhiãût, nãn ban âáöu cuía sæû kãút tinh, tinh thãø coï kyî quaï trçnh kãút tinh ta nháûn tháúy : âáöu tiãn máöm phaït nãn truûc thæï nháút. Sau âoï tæì truûc thæï nháút taûo ra truûc thæï c naìo âoï. Räöi tæì truûc hai phaït triãøn ra truûc ba... α rθ σγα γ σαβ σβγ β αθ σαβ σββ β β σαβ 1.2.4.Sæû taûo thaình haût tinh thãø vaì hçnh daïng haût kim loaûi âuïc : 1-Sæû taûo thaình haût tinh thãø : Sæû kãút tinh bao gäöm quaï trçnh taûo máöm vaì sau âoï caïc máöm phaït triãøn lãn. Khi caïc máöm sinh ra âáöu tiãn phaït triãøn lãn,trong kim loaûi loíng váùn tiãúp tuûc sinh ra caïc máöm måïi. Quaï trçnh cæï tiãúp tuûc nhæ váûy cho âãún khi toaìn bäü kim loaûi loíng kãút tinh hãút. Chuïng ta coï thãø hçnh dung sæû taûo thaình haût tinh thãø nhæ sau .Giaí sæí ràòng trong mäüt âån vë thãø têch kim loaûi loíng naìo âoï trong mäüt giáy sinh ra ba máöm. ÅÍ giáy thæï hai ba máöm sinh ra åí giáy thæï nháút phaït triãøn lãn vaì sinh a) b) Hinh 1.15- Máöm kyï sinh daûng choím cáöu (a) vaì daûng tháúu kênh (b). ra cho âãún khi toaìn bäü khäúi kim loaûi lo trong khäng gian laì ngáùu nhiãn nãn phæång maûng giæîa caïc haût lãûch nhau. Caïc haût taûo thaình coï kêch thæåïc khäng âäöng âãöu, n coï âiãöu kiãûn phaït triãøn. Nhæîng haût do caïc máöm caìng sinh ra sau cuìn kiãûn phaït triãøn nãn coï thãø nhoí hån. 2-Hçnh daïng cuía haût kim loaûi âuïc: Haût kim loaûi nháûn âæåüc sau khi âuïc coï thãø coï nhiãöu hçnh daïng ráút khaïc nhau.Trong thæûc tãú coï thãø gàûp -Haût daûng cáöu : do máöm kãút tinh phaït triãøn âãöu theo moüi ph -Haût daûng kim : nháûn âæåüc kh -Haût daûng âa caûnh : do caïc haût phaït triãøn lãn cheìn eïp láùn nhau. Âáy laì daûng haût thæåìng gàûp nháút. 1.2.5.Sæû kãút tinh hçnh nhaïnh cáy, kêch thæåïc haût kim loaûi : a-Sæû kãút tinh hçnh nhaïnh cáy : Sæû phaït triãøn cuía tinh thãø cuîng coï tênh dë hæåïng, tæïc laì theo caïc phæång v ü l daûng hçnh nhaïnh cáy. Quan saït triãøn theo phæång coï låüi nháút taûo hai laìm våïi truûc thæï nháút mäüt goï 19
  20. 20. Kãút quaí laì ban âáöu taûo ra tinh thãø hçnh nhaïnh cáy. Sau âoï kim loaûi loíng giæîa caïc nhaïnh cáy seî kãút tinh vaì haût tinh thãø khäng coìn daûng nhaïnh cáy næîa. Nãúu vç lyï do naìo âoï sau khi taûo ra nhaïnh cáy xong, kim loaûi loíng hãút thç haût tinh thãø chè laì daûng nhaïnh cáy. Nhaïnh cáy thæåìng tháúy åí loîm co cuía váût âuïc. Nhaïnh cáy låïn nháút do nhaì váût liãûu hoüc Nga tron quan troüng âãø âaïnh giaï cháút åün âãø âo âaûc ïch naìy khaï phæïc taûp nãn êt duìng). áút, cáúp taïm laì haût beï nháút. aût, caïc phæång phaïp laìm nhoí haût: Sa hiãöu træåìng håüp coï thãø nhçn tháúy bàòng màõt ïng laìm nhoí haût kim loaûi vç haût nhoí coï cå tênh håüp do yãu cáöu cuía kyî thuáût ta måïi laìm cho h g thæûc tãú coï nhiãöu yãúu täú aính guäüi âãún âäü låïn haût ta sæí duûng hai âaûi åüng sau : - Täúc âäü sinh máöm : laì säú læåüng tám áöm sinh ra trong mäüt âån vë thãø têch vaì laì Trernop tçm ra daìi 39 cm g loîm co thoíi theïp âuïc nàûng 100 táún. Nhaïnh cáy naìy træng baìy taûi viãûn baío taìng phaïo binh Nga. Hçnh 1.16- Så âäö kãút tinh daûng nhaïnh cáy (a) vaì aính chuûp tinh thãø nhaïnh cáy (b) b-Kêch thæåïc haût kim loaûi : Kêch thæåïc haût kim loaûi laì mäüt trong nhæîng chè tiãu læ g kim loaûi (chuí yãúu laì cå tênh). Do khäng thãø taïch råìi tæìng haût kim loaûi ra nãn phaíi quy âæa ra caïc quy æåïc âãø âaïnh giaï âäü låïn cuía chuïng. Thäng thæåìng xaïc âënh âäü låïn haût trãn täø chæïc tãú vi theo caïc phæång phaïp sau : - Âo diãûn têch S cuía haût trãn màût càõt (ca - Âo âæåìng kênh d trung bçnh cuía haût (chiãöu ngang). - So saïnh våïi baíng chuáøn coï âäü phoïng âaûi X100 láön (thæåìng duìng nháút). Sau khi xaïc âënh kêch thæåïc theo mäüt trong ba caïch trãn ta sàõp xãúp chuïng vaìo mäüt baíng cáúp haût. Cáúp haût kim loaûi tæì -3, -2.... 11, 12. Thäng duûng nháút laì tæì cáúp 1-8, cáúp mäüt laì haût låïn nh 1.2.6. Caïc yãúu täú aính hæåíng âãún âäü låïn h u khi âuïc haût kim loaûi khaï låïn, n thæåìng. Trong kyî thuáût âuïc luän coï xu hæå täút hån vaì êt doìn hån. Trong mäüt säú træåìng aût låïn khi âuïc. a-Caïc yãúu täú aính hæåíng âãún âäü låïn haût : Tron n v n,v ∆∆T∆T Hçnh 1.17- Aính hæåíng cuía âäü quaï nguäüi ∆T âãún n, v hæåíng âãún âäü låïn cuía haût kim loaûi nhæng aính hæåíng maûnh nháút laì âäü quaï nguäüi ∆ T. Âãø âaïnh giaï aính hæåíng cuía âäü quaï n læ m 20
  21. 21. trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu n, âån vë âo1/mm3 .s - Täúc âäü phaït triãøn máöm : laì täúc âäü phaït triãøn vãö kêch thæåïc daìi cuía tám máöm aìng nhoí vaì täúc âäü phaït triãøn máöm caìng ng trãn nhæ sau : HÇnh 1.18- Aính cáúp haût chuáøn æïng våïi âäü phoïng âaûi 100 láön. trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu v, âån vë mm/s. Täúc âäü sinh máöm caìng låïn thç kêch thæåïc haût c tàng thç kêch thæåïc haût caìng låïn. Bàòng thæûc nghiãûm, ngæåìi ta âaî tênh âæåüc kêch thæåïc haût A theo hai âaûi læåü A = a n Tæì âoï ta tháúy ràòng : nguyãn lyï chung âãø taûo haût nhoí laì tàng täúc âäü sinh máöm vaì haûn chãú täúc âäü phaït triãøn máöm. b-Caïc phæång phaïp laìm nhoí haût : v våïi a laì hãû säú thæûc nghiãûm. Trong thæûc tãú ngæåìi ta thæåìng sæí duûng caïc phæång phaïp laìm nhoí haût sau âáy : - Tàng âäü quaï nguäüi khi kãút tinh : Âäü quaï nguäüi phuû thuäüc vaìo täúc âäü nguäüi, täúc âäü nguäüi caìng låïn thç âäü quaï nguäüi caìng tàng. Âãø tàng täúc âäü nguäüi ngæåìi ta duìng khuän kim loaûi coï tênh dáùn nhiãût cao thay cho khuän caït. Våïi caïc váût âuïc låïn ta coìn duìng næåïc laûnh laìm nguäüi ngoaìi thaình khuän kim loaûi. - Phæång phaïp biãún tênh : 21
  22. 22. * Tàng säú læåüng tám máöm khäng tæû sinh : ngæåìi ta cäú yï cho vaìo kim loaûi loíng caïc cháút âàûc biãût âãø giuïp cho sæû taûo máöm khäng tæû sinh. Vê duû træåïc khi roït theïp ngæåìi ta cho mäüt læåüng nhoí nhäm vaìo thuìng theïp loíng (20g/táún theïp loíng). Nhäm seî k út håüp våïi ä xy, ni tå hoìa tan trong theïp taûo ra caïc pháön tæí Al ã eïp loíng. Âáy laì nhæîng máöm khäng tæû sinh laìm cho haût theïp nhoí m loüai loíng mäüt cháút âàûc 2O3, AlN ráút nhoí mën, lå læíng phán taïn âãöu trong th hån. * Haûn chãú täúc âäü phaït triãøn máöm : ngæåìi ta cho vaìo ki biãût, noï hoìa tan vaì háúp phuû vaìo bãö màût máöm haûn chãú sæû phaït triãøn daìi cuía máöm. Vê duû : khi âuïc håüp kim nhäm -si lic ngæåìi ta cho vaìo mäüt häùn håüp muäúi natri ( 3 2 NaCl, 3 1 NaF) våïi tyí lãû 0,05-0,08%, chuïng hoìa tan vaìo vaì haûn chãú sæû phaït triãøn cuía tinh thãø si lic. Do n æïng. haình saín pháøm hay baïn thaình âuïc ráút âa daûng, nhiãöu váût âuïc coï hçnh daïng ráút phæïc taûp. Vç váûy å caïc haût hçnh truû, tæïc laì caïc haût daìi vaì vuäng goïc våïi thaình khuän Phæång thoaït nhiãût váûy laìm cho haût nhoí. * Ngoaìi ra cháút biãún tênh coìn coï taïc duûng laìm thay âäøi hçnh daïng haût (taûo graphêt cáöu trong gang) caíi thiãûn ráút maûnh cå tênh cuía váût liãûu. Cáön chuï yï laì phaíi tiãún haình biãún tênh âuïng luïc, cháút biãún tênh chè cho vaìo kim loaûi loíng vaìi phuït træåïc khi roït khuän. Nãúu quaï såïm thç kim loaûi chæa këp kãút tinh cháút biãún tênh seî näøi lãn vaì âi vaìo xè. Nãúu quaï muäün thç khäng këp phaí 1.2.7. Cáúu taûo cuía váût âuïc : Kim loaûi loíng sau khi náúu luyãûn xong âæåüc âuïc t pháøm. Caïc saín pháøm khäng thãø coï quy luáût chung vãö cáúu taûo tinh thãø cuïa chuïng. ÅÍ âáy chuïng ta nghiãn cæïu váût âuïc âån giaín nháút, âoï laì caïc thoíi âuïc theïp trong khuän kim loaûi. Tæì âoï suy räüng ra cho caïc váût âuïc phæïc taûp vaì âuïc trong caïc loaûi khuän khaïc. 1-Cáúu taûo tinh thãø váût âuïc : Thäng thæåìng váût âuïc coï ba vuìng tinh thãø sau âáy : a-Vuìng ngoaìi cuìng : Vuìng naìy coï caïc haût âàóng truûc vaì kêch thæåïc nhoí mën (vuìng 1). Do âáöu tiãn kim loaûi loíng tiãúp xuïc våïi thaình khuän nguäüi laûnh nãn bë nguäüi âäüt ngäüt vaì kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ∆ T låïn, cuìng v ïi taïc duûng taûo máöm cuía thaình khuän nãn haût taûo thaình coï kêch thæåïc nhoí mën. Màût khaïc do sæû läöi loîm cuía thaình khuän (cháút sån khuän) nãn máöm phaït triãøn theo moüi phæång vaì haût coï daûng âàóng truûc. b-Vuìng trung gian : Vuìng naìy gäöm (vuìng 2). Sau khi âaî taûo ra vuìng 1 thç thaình khuän âaî khaï noïng, do váûy kim loaûi loíng kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ∆ T nhoí, vç váûy haût nháûn âæåüc coï xu hæåïng låïn dáön lãn. Luïc naìy aính hæåíng chuí yãúu âãún hçnh daïng haût laì phæång thoaït nhiãût. vuäng goïc våïi thaình khuän nãn haût phaït triãøn maûnh theo hæåïng ngæåüc laûi. Kãút quaí laì taûo ra caïc haût hçnh truû vuäng goïc våïi thaình khuän. c-Vuìng trung tám : Vuìng naìy coï haût låïn vaì âàóng truûc (vuìng 3). Khi vuìng naìy kãút tinh thç thaình khuän âaî ráút noïng nãn kim loaûi kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ∆ T beï, do váûy coï kêch thæåïc låïn. Sæû thoaït nhiãût theo moüi phæång laì nhæ nhau nãn haût coï daûng âàóng truûc. 22
  23. 23. Trong ba vuìng tinh thãø trãn thç vuìng ngoaìi cuìng luän luän täön taûi vaì coï chiãöu daìy nhoí. Coìn hai vuìng trong coï thãø täön taûi hay khäng phuû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn laìm nguäüi huän. Khi khuän âæåüc laìm nguäüi maînh liãût thç vuìng 2 láún aït hàón vuìng 3 vaì coï thãø laìm áút vuìng 3. Luïc naìy vuìng 2 phaït triãøn âãún tám cuía váût âuïc. Cáúu taûo cuía váût âuïc nhæ laì hè gäöm caïc haût hçnh truû vuäng goïc våïi thaình khuän vaì goüi laì täø chæïc xuyãn tinh. Täø hæïc xuyãn tinh chè coï låüi khi yãu cáöu váût âuïc coï máût âäü låïn vaì khäng qua biãún daûng eío (caïn, reìn). Nãúu laìm nguäüi khuän ráút cháûm thç vuìng 3 láún aït hàón vuìng 2, váût âuïc coï áût âäü nhoí vaì dãù daìng biãún daûng deío. k m c c d m Hçnh 1.19- Täø chæïc 3 vuìng cuía thoíi âuïc. aìi cuìng; 2) Vuìng tinh thãø hçnh truû (trung gian)1) Vuìng ngo 2-Caïc táût hoíng cuía váût âuïc : Caïc táût hoíng laìm xáúu cháút læåüng cuía váût âuïc. Vç váûy ta phaíi nghiãn cæïu âãø tçm biãûn phaïp haûn chãú hoàûc loaûi boí chuïng. Trong váût âuïc thæåìng gàûp caïc táût hoíng sau âáy : 1-Räù co (räù xäúp, räù tãú vi): 3) Vuìng haût to (trung tám) Do quaï trçnh kãút tinh daûng nhaïnh cáy nãn doìng kim loaûi loíng khäng thãø âiãön âáöy ãút Räù co aính hæåíng khäng âaïng kãø âãún cå tênh cuía váût âuïc. ûn cuía váût âuïc vaì phaíi càõt boí âi. Do váûy pháön thãø têch váût âuïc sæí duûng aíng tæì 85%-95%. Khàõc phuûc loîm co bàòng âáûu ngoït âãø âæa noï ra ngoaìi váût âuïc. h táút caí nhæîng khe håí giæîa caïc nhaïnh cáy âoï. Khi kãút tinh thãø têch kim loaûi bë giaím âi seî taûo nãn caïc läù häøng taûi âoï. Hiãûn tæåüng naìy goüi laì räù co. Räù co phán bäú khàõp váût âuïc vaì laìm giaím máût âäü cuía váût âuïc nãn laìm xáúu cå tênh cuía noï. Coï thãø khàõc phuûc räù co bàòng caïch biãún daûng noïng, luïc naìy räù co âæåüc haìn kên laûi (bãö màût räù co chæa bë ä xy hoïa). 2-Loîm co: Do khi chuyãøn tæì traûng thaïi loíng sang traûng thaïi ràõn thãø têch kim loaûi bë giaím âi nãn åí trãn cuìng vaì taûi pháön daìy nháút cuía váût âuïc taûo ra mäüt läù häøng goüi laì loîm co. Loîm co laìm máút sæû laình là chè coìn kho 23
  24. 24. Räù co vaì loîm co âãöu coï chung mäüt nguyãn nhán hçnh thaình âoï laì sæû giaím thãø têch cuía kim loaûi khi kãút tinh. Våïi mäüt kim loaûi hay håüp kim thç tyí lãû co khi kãút tinh laì hàòng säú. Vç váûy tàng loîm co seî laìm giaím âæåüc räù co vaì ngæåüc laûi chæï khäng thãø laìm máút hai táût häøng naìy. 3-Räù khê : Trong âiãöu kiãûn náúu luyãûn thäng thæåìng kim loaûi loíng hoìa tan khaï nhiãöu caïc loaûi khê. Sau khi kãút tinh âäü hoìa tan cuía khê trong kim loaûi giaím âi âäüt ngäüt, khê thoaït ra bë keût laûi vaì hçnh thaình caïc boüt khê goüi laì räù khê. Räù khê ráút nguy hiãøm vç noï laìm máút tênh t âuïc vaì laì nåi táûp trung æïng suáút laìm giaím cå tênh. Nãúu räù khê nàòm ngay æåï uän hay âuïc trong chán ÜP KIM : trong chãú taûo cå khê khäng duìng kim loaûi nguyãn cháút täø håüp cuía kim loaûi vaì caïc cháút khaïc. Täø håüp caïc cháút naìy âæåüc chãú taûo àòng kim coï tênh cháút khaïc hàón maì kim loaûi nguyãn cháút ûi (dáùn âiãûn, dáùn nhiãût giæîa nguyãn täú kim loaûi vaì phi kim loaûi. im cuía nguyãn täú kim loaûi vaì phi kim loaûi (Fe + C) theo pháön tràm khäúi læåüng mäùi út, âäü deío tháúp hån nhæng cå tênh chung cuía noï âaím tênh gia cäng càõt goüt, i låïn... Mäüt säú håüp kim âàûc biãût coï nhæîng tênh cháút quyï : liãn tuûc cuía váû d i låïp voí cuía váût âuïc seî gáy ra troïc vaì næït cho chi tiãút. Coï thãø khàõc phuûc räù khê bàòng caïch biãún daûng noïng, chuïng seî beûp âi.(Træì træåìng håüp nàòm saït ngoaìi, dæåïi voí váût âuïc). Biãûn phaïp khàõc phuûc täút nháút laì khæí khê triãût âãø træåïc khi roït kh khäng. 4-Thiãn têch : Thiãn têch laì sæû khäng âäöng nháút vãö thaình pháön hoïa hoüc vaì täø chæïc trong baín thán váût âuïc. Do âäú dáùn tåïi sæû khaïc nhau vãö tênh cháút giæîa caïc vuìng cuía váût âuïc. Thiãn têch coï nhiãöu loaüi : thiãn têch theo trong læåüng, thiãn têch nhaïnh cáy. 1.3.CÁÚU TAÛO CUÍA HÅ Trong kyî thuáût, âàûc biãût laì maì thæåìng duìng b caïch náúu chaíy räöi pha träün våïi nhau theo tyí lãû âaî âënh, sau âoï âem âuïc thaình saín pháøm. Täø håüp âoï goüi laì håüp kim. Håüp khäng thãø coï âæåüc. 1.3.1.Khaïi niãûm vãö håüp kim : 1-Âënh nghéa : Håüp kim laì váût thãø cuía nhiãöu nguyãn täú vaì mang tênh kim loa cao, deío, dãù biãún daûng, coï aïnh kim ...). Nguyãn täú chuí yãúu trong håüp kim laì nguyãn täú kim loaûi. Håüp kim coï thãø âæåüc taûo nãn giæîa caïc nguyãn täú kim loaûi våïi nhau, hay Vê duû : -Theïp caïc bon laì håüp k - La täng laì håüp kim cuía hai nguyãn täú kim loaûi (Cu + Zn) Thaình pháön cuía caïc nguyãn täú trong håüp kim âæåüc biãøu thë nguyãn täú. Täøng caïc thaình pháön trong håüp kim luän luän bàòng 100%. Âäi khi ngæåìi ta coìn duìng tyí lãû pháön tràm nguyãn tæí. 2-Caïc æu viãût cuía håüp kim : Såí dé håüp kim âæåüc sæí duûng räüng raîi trong chãú taûo cå khê vç noï coï nhæîng âàûc tênh æu viãût hån hàón kim loaûi nguyãn cháút vaì giaï thaình tháúp hån. a - Håüp kim coï cå tênh täøng håüp täút hån kim loaûi nguyãn cháút : håüp kim coï âäü bãön cao hån nhiãöu so våïi kim loaûi nguyãn chá baío thoía maîn âáöy âuí caïc yãu cáöu cuía chãú taûo cå khê. b - Håüp kim coï tênh cäng nghãû âa daûng vaì phuì håüp : âaím baío biãún daûng deío, coï âäü tháúm tä 24
  25. 25. khäng rè, coï âiãûn tråí låïn, giaîn nåí âàûc biãût, chäúng maìi moìn låïn, chëu nhiãût âäü cao... maì kim loaûi nguyãn cháút khäng thãø coï âæåüc. n âäöng ... im ta coï thãm mäüt säú khaïi niãûm måïi cáön phaíi âæa thãm vaìo so åïi n täú (hay håüp cháút hoïa hoüc bãön væîng) ûp håüp váût thãø riãng biãût cuía håüp kim ) ï cáúu truïc vaì caïc tênh cháút cå, lyï, hoïa c - Trong nhiãöu træåìng håüp håüp kim dãù chãú taûo âån giaín vaì reí tiãön hån : luyãûn theïp coï nhiãût âäü chaíy tháúp hån luyãûn sàõt, la täng bãön vaì reí hå 3-Mäüt säú khaïi niãûm cå baín : Khi nghiãn cæïu håüp k v kim loaûi nguyãn cháút. a - Cáúu tæí (coìn goüi laì nguyãn): laì caïc nguyã cáúu taûo nãn håüp kim. Chuïng laì caïc thaình pháön âäüc láûp. b - Hãû (âäi khi coìn goüi laì hãû thäúng) : laì mäüt tá trong âiãöu kiãûn xaïc âënh. c - Pha : laì täø pháön âäöng nháút cuía hãû (håüp kim co xaïc âënh, giæîa caïc pha coï bãö màût phán caïch. Vê duû : - Ta coï mäüt hãû gäöm næåïc âaï vaì næåïc. Hãû naìy chè coï mäüt cáúu tæí âoï laì håüp cháút H2O nhæng coï hai pha : ràõn (næåïc âaï), loíng (næåïc) - Mäüt chi tiãút bàòng la täng mäüt pha : Hãû naìy coï hai cáúu tæí laì Cu vaì Zn nhæng chè coï mäüt pha α (dung dëch ràõn cuía hai cáúu tæí trãn). d - Traûng thaïi cán bàòng (äøn âënh) : Hãû åí traûng thaïi cán bàòng khi caïc pha cuía noï âãöu coï nàng læåüng tæû do nhoí nháút trong caïc âiãöu kiãûn vãö nhiãût âäü, aïp suáút vaì thaình pháön xaïc âënh. Tæïc laì caïc âàûc tênh cuía hãû khäng biãún âäøi theo thåìi gian. Thäng thæåìng hãû våïi caïc pha åí traûng thaïi cán bàòng bao giåì cuîng coï âäü bãön, âäü cæïng tháúp nháút, khäng coï æïng suáút bãn trong, xä lãûch maûng tinh thãø tháúp nháút vaì âæåüc hçnh thaình våïi täúc âäü nguäüi cháûm. e - Traûng thaïi khäng cán bàòng (khäng äøn âënh) : Khi thay âäøi nhiãût âäü vaì aïp suáút laìm tàng nàng læåüng tæû do vaì hãû tråí nãn traûng thaïi khäg cán bàòng. Luïc naìy hãû coï thãø chuyãøn biãún sang traûng thaïi cán bàòng måïi coï nàng læåüng tæû do nhoí hån. Noïi chung traûng thaïi khäng cán bàòng laì khäng äøn âënh, luän coï xu hæåïng tæû biãún âäøi sang traûng thaïi cán bàòng h. ûng thaïi giaí äøn âënh täön taûi khi traûng thaïi cán bàòng (äøn ay laìm nguäüi vä cuìng háûm thæûc cháút laì khäng äøn âënh nhæng æûc rong mäüt haûm -Caïc daûng cáúu taûo cuía håüp kim Trong thæûc tãú håüp kim thæåìng coï caïc daûng cáúu taûo sau âáy : a - Håüp kim coï cáúu taûo mäüt pha laì dung dëch ràõn b - Håüp kim coï cáúu taûo mäüt pha laì håüp cháút hoïa hoüc (hay pha trung gian). c - Håüp kim coï cáúu taûo båíi hai hay nhiãöu pha. , äøn âënh. Trong thæûc tãú mäüt säú traûng thaïi khäng cán bàòng váùn täön taûi láu daìi, do åí nhiãût âäü thæåìng chuyãøn biãún xaíy ra ráút cháûm háöu nhæ khäng nhçn tháúy âæåüc. Traûng thaïi khäng cán bàòng thæåìng coï âäü bãön, âäü cæïng cao hån nãn âæåüc sæí duûng khaï nhiãöu trong thæûc tãú (täø chæïc mactenxit sau khi täi). Traûng thaïi khäng cán bàòng âæåüc hçnh thaình våïi täúc âäü nguäüi nhan f - Traûng thaïi giaí äøn âënh : Tra âënh) tuyãût âäúi chè täön taûi trãn lyï thuyãút, tæïc laì phaíi nung noïng h c maì trong thæûc tãú ráút khoï xaíy ra. Váûy giaí äøn âënh th tãú laûi täön taûi mäüt caïch äøn âënh ngay caí khi nung noïng hay laìm nguäüi t p vi naìo âoï. 4 25
  26. 26. 1.3.2.Dung dëch ràõn 1-Khaïi niãûm vaì phán loaûi : Cuîng giäúng nhæ dung dëch loíng, trong dung dëch ràõn ta khäng phán biãût âæåüc mäüt caïch cå hoüc caïc nguyãn tæí cuía Hçnh1.20-Häùn håüp cå hoüc (a) vaì dung dëch ràõn (b) caïc cáúu tæí, caïc nguyãn tæí cuía chuïng phán bäú xen vaìo h goüi laì dung mäi. Caïc cáúu tæí coìn laûi goüi laì cháút hoìa tan. Dung dëch ràõn laì pha tinh thãø cuía cáúu tæí dung mäi nhæng thaình pháön cuía noï coï ú nguyãn tæí trong khäúi cå såí âuïng nhæ cuía cáúu tæí dung mäi. û xä lãûch maûng, vç khäng thãø coï hai loaüi ï kêch thæåïc nguyãn tæí khaïc nhau êt (våïi kim loaûi sæû sai khaïc naìy ü cuía cháút hoìa tan coï thãø biãún âäøi liãn tuûc, tæïc ì våïi näöng âäü báút kyì. rong loaûi dung dëch ràõn naìy khäng thãø phán biãût âæåüc cáúu tæí naìo laì dung mäi, cáúu tæí aìo laì cháút hoìa tan, cáúu tæí naìo coï læåüng chæïa nhiãöu nháút laì dung mäi, caïc cáúu tæí coìn laûi ì cháút hoìa tan. Vê duû ta coï dung dëch ràõn cuía cáúu tæí A vaì B thç näöng âäü A biãún âäøi tæì 0 100%, näöng âäü B biãún âäøi tæì 100% nhau trong maûng tinh thãø. Cáúu tæí naìo coï säú læåüng nhiãöu hån, váùn giæî âæåüc kiãøu maûng cuía mçn âäng nháút coï cáúu truïc maûng thãø thay âäøi trong mäüt phaûm vi nháút âënh maì khäng laìm máút âi sæû âäöng nháút âoï. Kyï hiãûu cuía dung dëch ràõn laì A(B). Dung dëch ràõn âæåüc chia ra laìm hai loaûi : dung dëch ràõn thay thãú vaì dung dëch ràõn xen keî. 2-Dung dëch ràõn thay thãú : laì loaûi dung dëch ràõn maì trong âoï nguyãn tæí cuía cáúu tæí hoìa tan thay thãú vaìo vë trê trãn nuït maûng cuía cáúu tæí dung mäi (nguyãn täú chuí). Nhæ váûy kiãøu maûng vaì sä Tuy nhiãn sæû thay thãú naìy êt nhiãöu âãöu gáy ra sæ nguyãn tæí cuía hai cáúu tæí coï kêch thæåïc hoaìn toaìn giäúng nhau. Do váûy sæû thay thãú chè xaíy ra våïi caïc cáúu tæí co khäng quaï 15%). Tuìy thuäüc vaìo mæïc âäü hoìa tan ngæåìi ta coìn chia ra dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn vaì coï haûn. a - Dung dëch ràõn thay thãú hoìa tan vä haûn : Laì dung dëch ràõn maì trong âoï näöng âä la T n la 0.÷ ÷ 26
  27. 27. - Coï cuìng kiãøu maûng tinh thãø coï haûn, låïn hån 15% khäng thãø hoìa tan vaìo nhau. g nhau (cáúu taûo låïp voí âiãûn tæí, tênh ám üt nhoïm cuía baíng hãû thäúng tuáön hoaìn thoía ø laì iãöu kiãûn cáön cuía dung dëch ràõn vä haûn. n tæí cuía cáúu tæí hoìa tan trong maûng dung mäi mäüt caïch ngáùu nhiãn thç âæåüc goüi laì dung dëch ràõn khäng tráût tæû. Trong mäüt säú âiãöu kiãûn naìo âoï (nhiãût âäü, näöng âäü) trong mäüt säú hãû caïc nguyãn tæí thay thãú coï tênh quy luáût vaì goüi laì dung dëch Hçnh1.21-Så âäö taûo thaình dung dëch ràõn thay thãú vaì xen keî Âiãöu kiãûn âãø hai cáúu tæí hoìa tan vä haûn vaìo nhau : Hçnh1.22 -Så âäö taûo thaìmh dung dëch ràõn thay thãú hoaì tan vä haûn - Âæåìng kênh nguyãn tæí khaïc nhau êt, nhoí hån 8%. Nãúu sai khaïc nhau nhiãöu tæì 8- 15% chè coï thãø hoìa tan - Näöng âäü âiãûn tæí khäng væåüt quaï mäüt giaï trë xaïc âënh våïi mäùi loaûi dung dëch ràõn (säú læåüng âiãûn tæí hoïa trë tênh cho mäüt nguyãn tæí), tæïc laì caïc nguyãn täú phaíi coï cuìng hoïa trë. - Caïc tênh cháút váût lyï vaì hoïa hoüc gáön giäún âiãûn, nhiãût âäü chaíy...) Noïi chung caïc nguyãn täú cuìng trong mä maîn âiãöu kiãûn naìy. Caïc càûp nguyãn täú hçnh thaình dung dëch ràõn vä haûn chè coï thã nguyãn täú kim loaûi. Cáön chuï yï ràòng âáy chè laì â b - Dung dëch ràõn thay thãú hoìa tan coï haûn : Laì dung dëch ràõn maì trong âoï caïc cáúu tæí chè hoìa tan vaìo nhau våïi giaï trë nháút âënh, tæïc laì näöng âäü cuía chuïng bë giaïn âoaûn. Caïc càûp cáúu tæí khäng thoía maîn bäún âiãöu kiãûn trãn seî taûo thaình dung dëch ràôn coï haûn c - Dung dëch ràõn tráût tæû vaì khäng tráût tæû : Nãúu sæû phán bäú nguyã 27
  28. 28. ràõn tráût tæû. Vê duû trong hãû Au-Cu khi laìm nguäüi cháûm nguyãn tæí âäöng sàõp xãúp taûi tám caïc màût bãn, coìn nguyãn tæí vaìng nàòm åí caïc âènh cuía khäúi cå såí. 3-Dung dëch ràõn xen keî : Laì loaûi dung dëch ràõn trong âoï nguyãn tæí hoìa tan nàòm xen giæîa caïc nguyãn tæí cuía kim loaûi dung mäi, chuïng chui vaìo läù häøng trong maûng dung mäi.Nhæ váûy ta tháúy ràòng soï nguyãn tæí trong khäúi cå såí tàng lãn. Do kêch thæåïc caïc läù häøng trong maûng tinh thãø ráút nhoí nãn caïc nguyãn tæí hoìa tan haíi aì kiãøu maûng cuía kim loaûi dung mäi, thæåìng coï ïc äi. Tuy nhiãn vãö ng dëch ràõn thay thãú : nãúu âæåïng kênh nguyãn tæí hoìa tan låïn hån âæåìng ênh nguyãn tæí dung mäi thç thäng säú maûng dung dëch låïn hån dung mäi. Nãúu âæåìng ênh nguyãn tæí hoìa tan nhoí hån nguyãn tæí dung mäi thç thäng säú maûng dung dëch nhoí ån dung mäi. i nguyãn cháút, tuy coï keïm hån (træì hãû håüp kim Cu-Zn, våïi 30%Zn håüp kim aìy üc thay âäøi trong phaûm vi nháút âënh maì khäng laìm thay âäøi kiãøu n... p coï kêch thæåïc ráút nhoí. Âoï chênh laì caïc nguyãn tæí C, N, H, B... våïi dung mäi Fe. Âæång nhiãn laì dung dëch ràõn xen keî chè coï loaûi hoìa tan coï haûn. 4-Caïc âàûc tênh cuía dung dëch ràõn : a - Maûng tinh thãø cuía dung dëch ràõn l ca kiãøu maûng âån giaín vaì sêt chàût. Âáy laì yãúu täú cå baín quyãút âënh caïc tênh cháút cå, lyï hoïa ... Vãö cå baín noï váùn giæî âæåüc caïc tênh cháút cuía kim loaûi dung m thäng säú maûng luän khaïc våïi dung mäi : - Trong dung dëch ràõn xen keî : thäng säú maûng dung dëch luän låïn hån thäng säú maûng dung mäi (âæåìng kênh nguyãn tæí hoìa tan luän låïn hån läù häøng). - Trong du k k h Hçnh1.23 - Sæû xä lãûch maûng trong dung dëch ràõn a)Trong dung dëch ràõn xen keî b)Trong dung dëch ràõn thay thãú khi rht > rdm c)Trong dung dëch ràõn thay thãú khi rht < rdm b - Liãn kãút váùn laì liãn kãút kim loaûi. Do váûy dung dëch ràõn váùn giæî âæåüc tênh deío giäúng nhæ kim loaû n coìn deío hån caí keîm) c - Thaình pháön hoïa ho maûng. d - Tênh cháút biãún âäøi nhiãöu : âäü deío, âäü dai, hãû säú nhiãût âäü âiãûn tråí giaím, âiãûn tråí, âäü bãön, âäü cæïng tàng lã 28
  29. 29. Do caïc âàûc tênh trãn nãn dung dëch ràõn laì cå såí cuía caïc håüp kim kãút cáúu duìng trong cå khê. Trong caïc håüp kim naìy pha cå baín laì dung dëch ràõn, noï chiãúm xáúp xè 90%, coï træåìng håüp âãún 100%. 1.3.3.Pha trung gian : Trong caïc håüp kim háöu nhæ khäng coï loaûi håüp cháút hoïa hoüc hoïa trë thæåìng. Caïc håüp iaín âäö pha noï ûi : nh. ình pháön, âäü cæïng cao, tênh doìn låïn. khi hçnh thaình laì phaín æïng toía nhiãût. ng håüp kim coï nhæîng âàûc âiãøm khaïc våïi håüp cháút hoïa hoüc -Khäng tuán theo quy luáût hoïa trë. cháút hoïa hoüc täön taûi trong håüp kim thæåìng goüi laì pha trung gian vç trãn g nàòm åí vë trê giæîa vaì trung gian cuía caïc dung dëch ràõn åí hai âáöu muït. 1-Khaïi niãûm vaì phán loa Caïc håüp cháút hoïa hoüc taûo thaình theo quy luáût hoïa trë thæåìng coï caïc âàûc âiãøm sau : - Coï maûng tinh thãø phæïc taûp vaì khaïc hàón maûng nguyãn täú thaình pháön -Luän luän coï mäüt tyí lãû chênh xaïc giæîa caïc nguyãn täú vaì âæåü biãøu diãùn båíi cäng thæïc hoïa hoüc nháút âë -Tênh cháút khaïc hàón caïc nguyãn täú tha - Coï nhiãût âäü noïng chaíy xaïc âënh, Caïc pha trung gian tro theo hoïa trë, âoï laì : -Khäng coï thaình pháön chênh xaïc. - Coï liãn kãút kim loaûi. Caïc pha trung gian trong håp kim thæåìng gàûp laì : pha xen keî, pha âiãûn tæí, pha La ves, pha σ ... 2-Pha xen keî : åìng kênh nguyãn tæí phi kim loaûi, dK - âæåìng kênh nguyãn eî vaìo läù häøng trong maûng. Chuïng coï cäng thæïc a aì cäng thæïc phæïc taûp hån 6 (Cr23C6). æïng låïn (2000 5000 HV), coï tênh doìn låïn. Chuïng coï vai troì ráút låïn trong Hum-Rozãri) : ön cuía noï oaûi chuyãøn tiãúp : Fe, ïa trë hai, ba, bäún :Be, Mg, Zn, Cd, Al, Si, Sn. Laì pha taûo nãn giæîa caïc kim loaûi chuyãøn tieïp (Fe, Cr, Mo, W...) coï âæåìng kênh nguyãn tæí låïn våïi caïc phi kim loaûi (H, N, C...) coï âæåìng kênh nguyãn tæí beï. Kiãøu maûng cuía pha xen keî âæåüc xaïc âënh theo quan hãû giæîa âæåìng kênh nguyãn tæí kim loaûi vaì phi kim loaûi : - Nãúu dA/dK < 0,59 (dA - âæ tæí kim loaûi) thç pha xen keî coï caïc kiãøu maûng âån giaín : tám khäúi, tám màût, saïu phæång xãúp chàût... Caïc nguyãn tæí phi kim loaûi xen k âån giaín nhæ : K4A (Fe4N), K2A (W2C), KA (NbC, NbH, TiC), KA2 (TiH2). Våïi K laì kim loaûi, A laì phi kim lo ûi. - Nãúu dA/dK > 0,59 pha xen keî seî coï kiãøu maûng phæïc taûp v K3A (Mn3C), K7A3 (Cr7C3), K23A Âàûc âiãøm cuía pha xen keî noïi chung laì coï nhiãût âäü chaíy ráút cao (thæåìng > 30000 C) vaì coï âäü c ÷ viãûc náng cao tênh chäúng maìi moìn vaì chëu nhiãût cuía håüp kim. 3-Pha âiãûn tæí ( Laì pha trung gian coï cáúu taûo phæïc taûp, taûo nãn båíi hai kim loaûi. Thaình phá nhæ sau : -Nhoïm mäüt : gäöm caïc kim loaûi hoïa trë mäüt Cu, Ag, Au vaì kim l Ni, Co, Pt, Pd. - Nhoïm hai : caïc kim loaûi ho 29
  30. 30. Näöng âäü âiãûn tæí N coï giaï trë xaïc âënh laì 3/2, 21/13 vaì 7/4 (21/14, 21/13, 21/12). äùi ì pha M giaï trë näöng âäü âiãûn tæí æïng våïi mäüt kiãøu maûng tinh thãø. Vê duû : -N = 3/2 la β våïi kiãøu maûng láûp phæång tám khäúi, hay láûp phæång phæïc taûp, hay saïu phæång (Cu5Sn, Cu5Si). - N = 21/13 laì pha γ våïi kiãøu maûng láûp phæång phæïc taûp (Cu31Sn8). - N = 7/4 laì pha ε våïi kiãøu maûng saïu phæång xãúp chàût (AgCd ).3 4-Pha Laves : La pha taûo nãn båíi hai nguyãn täú (A, B), coï tyí lãû âæåìng kênh nguyãn tæí dA/dB = 1,2 (tyí lãû naìy coï thãø biãún âäøi trong phaûm vi 1,1 ÷ 1,6), coï cäng thæïc AB2, kiãøu maûng saïu phæång xãúp chàût (MgZn2) hay láûp phæång tám màût (MgCu2). Trong håüp kim coï thãø coìn gàûp caïc pha : σ , λ , δ , µ ... Tuy nhiãn caïc loaûi pha naìy h quan troüng cuía caïc pha trung gian laì cæïng vaì doìn. Vç váûyêt phäø biãún. Mäüt âàûc tên khäng bao giåì ngæåìi ta duìng håüp kim chè coï mäüt pha laì pha trung gian. Tyí lãû cuía chuïng trong caïc håüp kim thäng thæåìng < 10% (coï khi âãún 20 ÷ 30%), âáy laì caïc pha caín træåüt laìm tàng âäü bãön, âäü cæïng. 1.3.4.Häùn håüp cå hoüc : Khaï nhiãöu træåìng håüp, håüp kim coï täø chæïc hai hay nhiãöu pha : hai dung dëch ràõn, ian... Cáúu taûo nhæ váûy goüi laì häùn håüp cå hoüc. Trãn täø chæïc aïc pha khaïc nhau trong häùn håüp cå hoüc. Hai træåìng håüp ình pháön cuía hãû åí traûng thaïi cán bàòng. âuïng vaì phuì håüp våïi håüp kim åí traûng goaìi ( nhiãût âäü vaì aïp suáút). Tuy nhiãn caïc yãúu täú naìy phuû thuäüc láùn nhau. Báûc tæû do la ãúu täú âäüc láûp coï thãø thay âäøi âæåüc trong phaûm vi nháút äú cáúu tæí C om on nt) a ï : ç váûy cäng thæïc cuía noï laì : F = C - P + 1 dung dëch ràõn vaì pha trung g tãú vi ta phán biãût âæåüc ráút roî c âiãøn hçnh cuía häùn håüp cå hoüc laì cuìng tinh vaì cuìng têch. 1.4.GIAÍN ÂÄÖ PHA CUÍA HÅÜP KIM HAI CÁÚU TÆÍ : 1.4.1.Caïc khaïi niãûm cå såí : 1-Khaïi niãûm vãö giaín âäö pha : Ta biãút ràòng khi thay âäøi thaình pháön vaì nhiãût âäü thç cáúu taûo pha cuía hãû håüp kim cuîng thay âäøi theo. Âãø xaïc âënh sæû thay âäøi naìy ta duìng giaín âäö pha. Âënh nghéa : Giaín âäö pha laì giaín âäö biãøu thë sæû biãún âäøi täø chæïc pha theo nhiãût âäü vaì tha Cáön chuï yï laì sæû biãún âäøi naìy chè hoaìn toaìn thaïi cán bàòng (laìm nguäüi vä cuìng cháûm), trong træåìng håüp laìm nguäüi thäng thæåìng noï seî coï mäüt säú sai khaïc. Tuy váûy giaín âäö pha váùn laì cå såí âãø xaïc âënh cáúu truïc cuía håüp kim. 2-Quy tàõc pha vaì cäng duûng (âënh luáût Gibs) : Traûng thaïi cán bàòng cuía hãû âæåüc xaïc âënh båíi caïc yãúu täú bãn trong (thaình pháön hoïa hoüc) vaì caïc yãúu täú bãn n ì säú læåüng caïc y âënh maì khäng laìm thay âäøi säú pha cuía noï (kyï hiãûu F -freedom). Quy tàõc pha xaïc âënh mäúi quan hãû giæîa säú pha P (phase), báûc tæû do F vaì s (c p e . T co F = C - P + 2. Nhæng do viãûc nghiãn cæïu váût liãûu tiãún haình trong khê quyãøn, coï aïp suáút khäng âäøi nãn säú yãúu täú bãn ngoaìi chè coìn mäüt laì nhiãût âäü. V 30
  31. 31. C læu yï ràòng báûc tæû do laì nhæîng säú nguyãn vaì khäng ám vaì säú pha cæûc âaûi cuía mäüt hãû chè coï thãø låïn hån säú cáúu tæí cu áön ía noï mäüt âån vë (PMAX = C + 1), noï giuïp cho viãûc xaïc ay âäøi âæåüc (nhiãût âäü hay thaình pháön), îa nhiãût âäü, thaình pháön vaì säú læåüng pha åí traûng thaïi cán bàòng. Caïc hãû äö pha khaïc nhau. Giaín âäö pha âæåüc xáy dæûng bàòng thæûc - Giaín âäö pha mäüt cáúu tæí : Hãû mäüt cáúu tæí khäng coï sæû biãún âäøi vãö thaình pháön hoïa hoüc nãn chè coï mäüt truûc, trãn oï ngæåìi ta ghi caïc nhiãût âäü noïng chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha. aín âäö pha cuía hãû hai cáúu tæí gäöm hai truûc : truûc tung biãøu diãùn nhiãût âäü, truûc i qua phaíi tyí lãû cáúu tæí B tàng dáön lãn, cáúu tæí A giaím g thàóng âæïng biãøu thë cho mäüt håüp kim coï thaình pháön xaïc âënh nhæng åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau. ãúu håüp kim coï hai pha thç âiãøm biãøu diãùn cuía chuïng phaíi nàòm vãö hai phêa âäúi diãûn âënh säú pha cuía mäüt hãû håüp kim dãù daìng. Vê duû : - Khi F = 1 tæïc la ìchè coï mäüt yãúu täú coï thãø th luïc naìy säú pha bàòng säú cáúu tæí. - Khi F = 2 coï hai yãúu täú thay âäøi âæåüc cuìng mäüt luïc, säú pha bàòng säú cáúu tæí træì âi 1. 1.4.2.Cáúu taûo cuía giaín âäö pha vaì cäng duûng : 1-Cáúu taûo cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía mäüt hãû håüp kim (coìn goüi laì giaín âäö traûng thaïi, cán bàòng) biãøu thë mäúi quan hãû giæ håüp kim khaïc nhau coï giaín â nghiãûm. Hiãûn taûi ngæåìi ta âaî xáy dæûng háöu hãút giaín âäö pha hai cáúu tæí, ba cáúu tæí cuía caïc hãû thæåìng gàûp. a â C D A B 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nhiãûtâäü 911 1539 L(loíng) δ-Fe(A2) γ-Fe(A1) α-Fe(A2) Nhiãûtâäü,0 C b - Giaín âäö pha hai cáúu tæí : Gi Hçnh 1.24- Giaín âäö pha cuía sàõt Hçnh 1.25- Hãû truûc cuía giaín âäö pha 2 cáúu tæí í hoaình biãøu diãùn thaình pháön hoïa hoüc (thæåìng theo % khäúi læåüng). Trong hãû truûc âoï ngæåìi ta veî caïc âæåìng phán chia giaín âäö thaình caïc khu væûc coï täø chæïc vaì pha giäúng nhau. Caïc âiãøm trãn âæåìng nàòm ngang biãøu thë cho caïc håüp kim coï thaình pháön khaïc nhau nhæng åí cuìng mäüt nhiãût âäü. Âi tæì traï âi vaì ngæåüc laûi. Caïc âiãøm nàòm trãn âæåìn N våïi âiãøm biãøu diãùn håüp kim. 31
  32. 32. 2-Cäng duûng cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía håüp kim hai cáúu tæí coï cäng duûng ráút låïn trong thæûc tãú. Tæì giaín âäö Th h tàõc âoìn báøy : Tæì ba âiãøm biãøu aì âäü daìi maì âäü daìi cuía ------------------------------- hiãût âäü chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha cuía caïc håüp kim, tæì âoï xaïc âënh âæåüc cáúu tæí khäng coï âa hçnh : 1-G : ía A vaì B, A vaì B. Säú pha låïn íng kãút thuïc kãút tinh. àòm bãn traïi âiãøm E goüi im coï thaình pháön nàòm bãn phaíi âiãøm oüi laì håüp Í cao hån nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 : håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng (L). h pháön taûi1 pha coï thãø xaïc âënh âæåüc : - Cáúu taûo pha cuía hãû håüp kim taûi caïc nhiãût âäü vaì thaình pháön khaïc nhau. Tæì cáúu taûo pha ta coï thãø suy âoaïn tinh cháút cuía tæìng håüp kim cuû thãø. - aìn pháön vaì tyí lãû caïc pha cuía håüp kim bàòng quy diãùn håüp kim (thaình pháön vaì hai pha) taûo ra hai âoaûn thàóng m mäùi âoaûn biãøu thë tyí lãû cuía pha âäúi diãûn trong håüp kim. Cuû thãø nhæ sau : Læåüng pha traïi Âäü daìi âoaûn thàóng phaíi ------------------------ = Læåüng pha phaíi Âäü daìi âoaûn thàóng traïi - N nhiãût âäü reìn, caïn, âuïc... - Caïc chuyãún biãún pha, dæû âoaïn âæåüc caïc täø chæïc taûo thaình åí traûng thaïi khäng cán bàòng... 1.4.3.Giaín âäö pha håüp kim hai iaín âäö pha hai cáúu tæí khäng hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loaûi 1) Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Caïc pha coï thãø taûo thaình : loíng (L) hoìa tan vä haûn cu nháút PMAX = 3 AEB laì âæåìng loíng : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng loíng håüp kim bàõt âáöu kãút tinh. ÅÍ cao hån âæåìng loíng håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng. CED laì âæåìng âàûc : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng âàûc håüp kim lo Tháúp hån nhiãût âäü naìy håüp kim åí traûng thaïi ràõn. Trong khoaíng nhiãût âäü giæîa âæåìng loíng vaì âæåìng âàûc laì quaï trçnh noïng chaíy hay kãút tinh cuía håüp kim, täön taûi âäöng thåìi caí pha ràõn vaì loíng. Våïi loaûi giaín âäö naìy CED coìn goüi laì âæåìng cuìng tinh. E goüi laì âiãøm cuìng tinh (eutectic). Caïc håüp kim coï thaình pháön n laì håüp kim træåïc cuìng tinh (hypoeutectic). Caïc håüp k E goüi laì håüp kim sau cuìng tinh (hypereutectic). Håüp kim coï thaình pháön taûi E g kim cuìng tinh. Trong thæûc tãú hãû Pb - Sb thuäüc loaûi giaín âäö naìy. a - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim træåïc cuìng tinh : - Å - Laìm nguäüi tæì 0 âãún 1: âáy laì quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng (L↓). - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1: tæì håüp kim loíng kãút tinh ra tinh thãø A (thaìn ’) - Laìm nguäüi tæì 1 âãún 2 : tinh thãø A sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, håüp kim loíng caìng ngaìy caìng êt âi vaì thaình pháön cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1 ÷ E (giaìu B hån). -Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm ìng coï thaình pháön taûi E seî kãút tinh âäöng thåìi ra A vaì B cuìng mäüt luïc, täø chæïc naìy goüi laì täø chæïc cuìng tinh. Quaï çnh naìy goüi laì chuyãøn biãún cuìng tinh (eutectic), xaíy ra taûi nhiãût âäü khäng thay âäøi. LE → (A + B) t0 = const 2 : pháön håüp kim loíng cuäúi cu tr 32
  33. 33. üp kim ràõn, khäng xaíy ra chuyãøn aìn giäúng nhæ håüp kim træåïc uìng út tinh ra tinh thãø B træåïc vaì pháön loíng oìn uía håüp kim cuìng tinh coï giaín âäö loaûi 1 kãút tinh theo thæï tæû sau : træåïc tiãn pha íng cáúu tæí nguyãn cháút træåïc, laìm cho pha loíng ngheìo cáúu tæí cuìng tinh chiãúm 100%. Ta coi âoaûn EF bàòng 100% (A ng song våïi EF seî chè ra tè lãû cuía täø chæïc cuìng tinh tæång æïng ìm ïa õn, khäng xaíy ra chuyãøn aìn giäúng nhæ håüp kim træåïc uìng út tinh ra tinh thãø B træåïc vaì pháön loíng oìn uía håüp kim cuìng tinh coï giaín âäö loaûi 1 kãút tinh theo thæï tæû sau : træåïc tiãn pha íng cáúu tæí nguyãn cháút træåïc, laìm cho pha loíng ngheìo cáúu tæí cuìng tinh chiãúm 100%. Ta coi âoaûn EF bàòng 100% (A ng song våïi EF seî chè ra tè lãû cuía täø chæïc cuìng tinh tæång æïng ìm ïa 0 1 1’ 2 3 Hçnh1.26 -Giaín âäö pha loaûi 1, daûng täøng quaït (a), hãû Pb-Sb (b) - Laìm nguäüi tæì 2 âãún 3 laì quaï trçnh nguäüi cuía hå biãún naìo khaïc. Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì A + (A +B). Caïc tinh thãø A kãút tinh ra træåïc coï kêch thæåïc thä to hån cuìng tinh (A + B). b - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh : biãún naìo khaïc. Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì A + (A +B). Caïc tinh thãø A kãút tinh ra træåïc coï kêch thæåïc thä to hån cuìng tinh (A + B). b - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh : - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh hoaìn to- Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh hoaìn to c tinh, nhæng chè khaïc laì tæì håüp kim loíng seî kãc tinh, nhæng chè khaïc laì tæì håüp kim loíng seî kã c laûi seî ngheìo B âi khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaím xuäúng. - Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì B + (A + B). c - Quaï trçnh kãút tinh c c laûi seî ngheìo B âi khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaím xuäúng. - Täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì B + (A + B). c - Quaï trçnh kãút tinh c Håüp kim naìy coï thaình pháön æïng våïi âiãøm E. Khi laìm nguäüi âãún nhiãût âäü æïng våïi âiãøm E håüp kim loíng seî kãút tinh âäöng thåìi ra (A + B) cuìng mäüt luïc vaì saín pháøm cuäúi cuìng laì cuìng tinh (A + B). Nháûn xeït : Caïc håüp kim Håüp kim naìy coï thaình pháön æïng våïi âiãøm E. Khi laìm nguäüi âãún nhiãût âäü æïng våïi âiãøm E håüp kim loíng seî kãút tinh âäöng thåìi ra (A + B) cuìng mäüt luïc vaì saín pháøm cuäúi cuìng laì cuìng tinh (A + B). Nháûn xeït : Caïc håüp kim lo kãút tinh ra mäüt trong hailo kãút tinh ra mäüt trong hai naìy vaì biãún âäøi thaình pháön âãún âiãøm cuìng tinh E. Âãún âáy pha loíng coìn laûi seî kãút tinh ra hai cáúu tæí cuìng mäüt luïc. d - Tam giaïc Tam man : Trong caïc hãû håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 ta veî thãm mäüt tam giaïc phuû âãø xaïc âënh tyí lãû cuía täø chæïc cuìng tinh cuîng nhæ caïc cáúu tæí nguyãn cháút mäüt caïch dãù daìng æïng våïi caïc thaình pháön khaïc nhau. Tam giaïc naìy goüi laì tam giaïc Tam - man (do Tam - man ngæåìi Âæïc âæa ra). Taûi âiãøm E täø chæïc naìy vaì biãún âäøi thaình pháön âãún âiãøm cuìng tinh E. Âãún âáy pha loíng coìn laûi seî kãút tinh ra hai cáúu tæí cuìng mäüt luïc. d - Tam giaïc Tam man : Trong caïc hãû håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 ta veî thãm mäüt tam giaïc phuû âãø xaïc âënh tyí lãû cuía täø chæïc cuìng tinh cuîng nhæ caïc cáúu tæí nguyãn cháút mäüt caïch dãù daìng æïng våïi caïc thaình pháön khaïc nhau. Tam giaïc naìy goüi laì tam giaïc Tam - man (do Tam - man ngæåìi Âæïc âæa ra). Taûi âiãøm E täø chæïc + B), vç váûy caïc âæåìng so+ B), vç váûy caïc âæåìng so trong caïc håüp kim. Tæång tæû nhæ váûy ta hoaìn toaìn coï thãø xaïc âënh tyí lãû caïc cáúu tæí A vaì B tæång æïng trong caïc håüp kim. e - Thiãn têch vuìng : trong caïc håüp kim. Tæång tæû nhæ váûy ta hoaìn toaìn coï thãø xaïc âënh tyí lãû caïc cáúu tæí A vaì B tæång æïng trong caïc håüp kim. e - Thiãn têch vuìng : Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 thæåìng xaíy ra thiãn têch vuìng khi kãút tinh, âàûc biãût laì khi la nguäüi cháûm (thiãn têch vuìng laì sæû khaïc nhau vãö thaình pháön ho hoüc giæîa caïc vuìng khaïc nhau cuía váût âuïc) Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 1 thæåìng xaíy ra thiãn têch vuìng khi kãút tinh, âàûc biãût laì khi la nguäüi cháûm (thiãn têch vuìng laì sæû khaïc nhau vãö thaình pháön ho hoüc giæîa caïc vuìng khaïc nhau cuía váût âuïc) 33
  34. 34. . Vê duû : Hãû håüp kim Pb - Sb nãúu chç kãút tinh ra træåïc noï seî chçm xuäúng âaïy khuän âuïc (γ = 11,34 g/cm2 ). Stibi nãúu kãút tinh ra træåïc thç noï seî näøi lãn trãn(γ = 6,69g/cm2 ). Do váûy phêa trãn váût âuïc giaìu Sb, phêa dæåïi giaìu Pb. Tuy nhiãn hiãûn tæåüng thiãn têch vuìng coï thãø khàõc phuûc âæåüc bàòng caïch laìm nguäüi áût nhanh âãø khäng këp xaíy ra hiãûn tæåüng chçm näøi cuía caïc tinh thãø hay cho vaìo håüp im loíng mäüt cháút âàûc biãût noï seî taûo ra bäü khung xæång træåïc (tyí troüng håüp kim íng), chuïng lå læíng trong håüp kim loíng ngàn caín quaï trçnh thiãn têch. oï thãø taûo thaình : håüp kim loíng hoìa tan vä haûn cuía A vaì B, dung dëch ràõn oìa tan vä haûn cuía A vaì B la th k ≈ lo A BE F Hçnh1.27 - Tam giaïc Tamman 2-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoaìn toaìn hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loüai 2) : Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Säú pha c h ì α (P max = 2). Âæåìng AmB goüi laì âæåìng loíng, âæåìng AnB goüi laì âæåìng âàûc. Hãû Cu - Ni coï giaín äö loaûi naìy. våïi 0 håüp kim täön taûi åí traûng thaïi loíng. â Hçnh1.28-Giaín âäö pha loaûi 2, daûng täøng quaït (a), hãû Cu-Ni (b) 0 1 1’2’ 2 3 a - Xeït quaï trçnh kãút tinh cuía mäüt håüp kim cuû thãø (håüp kim 1) - Taûi nhiãût âäü æïng 34
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